Name: generation of a simplified three-dimensional skin-on-a-chip model in a micromachined microfluidic platform
Uploaded: 2021-05-17T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Generation of a Simplified Three-Dimensional Skin-on-a-chip Model in a Micromachined Microfluidic Platform at JoVE.com

ونشكر بإخلاص الدكتور خافيير رودريغيز، والدكتورة ماريا لويزا لوبيز، وكارلوس ماتيلان، وخوان فرانسيسكو رودريغيز على اقتراحاتهم ومناقشاتهم و/أو بياناتهم الأولية المفيدة للغاية. كما نشكر مساهمات سيرجيو فيرنانديز وبيدرو هيريروس ولارا ستولزنبورغ في هذا المشروع. 11 - أتوجه بالشكر الخاص إلى الدكتورة مارتا غارسيا على المركبات الهيدروفلورية ومركبات الكربون الهيدروفلورية التي تحمل علامة GFP ومركبات الكربون الهيدروفلورية. وأخيرا، نعترف بالمساعدة التقنية الممتازة التي يقدمها غييرمو فيزكينو وأنجيليكا كورال. وقد دعم هذا العمل "برنامج العمل من قبل I+D entre Grupos de Investigación de la Comunidad de Madrid"، مشروع S2018/BAA-4480، Biopieltec-CM. كما تم دعم هذا العمل من قبل "برنامج دي إكسلينسيا"، مشروع EPUC3M03، CAM. المجلس النيجيرى دى ايدوكاسيون اي انفيستيجاسيون

1. تصميم رقاقة والمعلمات micromachining
<ol><li>تصميم طبقات رقاقة microfluidic مع برنامج تصميم فريكاد مفتوحة المصدر؛ راجع الجدول 1 لأبعاد القنوات. قم بتضمين أربعة ثقوب قطرها 2.54 مم في التصميم لاستخدام جهاز محاذاة مصنوع خصيصا لتراكب طبقة صحيحة.</li>
</ol><table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="alway...

<ol>
	<li>McNamee, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+tiered+approach+to+the+use+of+alternatives+to+animal+testing+for+the+safety+assessment+of+cosmetics:+Eye+irritation.">A tiered approach to the use of alternatives to animal testing for the safety assessment of cosmetics: Eye irritation.</a> Regulatory Toxicology and Pharmacology. 54 (2), 197-209 (2009).</li><li>Mathes, S. H., Ruffner, H., Graf-Hausner, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+skin+models+in+drug+development.">The use of skin models in drug development.</a> Advanced Drug Delivery Reviews. 69-70, 81-102 (2014).</li><li>Abd, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skin+models+for+the+testing+of+transdermal+drugs.">Skin models for the testing of transdermal drugs.</a> Clinical Pharmacology: Advances and Applications. 8, 163-176 (2016).</li><li>Flaten, G. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+skin+models+as+a+tool+in+optimization+of+drug+formulation.">In vitro skin models as a tool in optimization of drug formulation.</a> European Journal of Pharmaceutical Sciences. 75, 10-24 (2015).</li><li>Avci, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+models+of+skin+disease+for+drug+discovery.">Animal models of skin disease for drug discovery.</a> Expert Opinion on Drug Discovery. 8 (3), 331-355 (2014).</li><li>Mak, I. W., Evaniew, N., Ghert, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lost+in+translation:+animal+models+and+clinical+trials+in+cancer+treatment.">Lost in translation: animal models and clinical trials in cancer treatment.</a> American Journal of Translational Research. 6 (2), 114-118 (2014).</li><li>Pronko, P. P., VanRompay, P. A., Zhang, Z., Nees, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pronko+et+al.+Reply.">Pronko et al. Reply.</a> Physical Review Letters. 86 (7-12), 1387 (2001).</li><li>H.R.2858 - Humane Cosmetics Act. 114th Congress Available from: <a target="_blank" href="https://congress.gov/bill/114th-congress/house-bill/2858">https://congress.gov/bill/114th-congress/house-bill/2858</a> (2016)</li><li>. Global in-vitro toxicology testing market report: size, share &amp; trends analysis 2014-2015 Available from: <a target="_blank" href="https://www.prnewswire.com/news-releases/global-in-vitro-toxicology-testing-market-report-size-share--trends-analysis-2014-2025-300704958.html">https://www.prnewswire.com/news-releases/global-in-vitro-toxicology-testing-market-report-size-share--trends-analysis-2014-2025-300704958.html</a> (2018)</li><li>Zhang, Z., Michniak-Kohn, B. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+engineered+human+skin+equivalents.">Tissue engineered human skin equivalents.</a> Pharmaceutics. 4 (1), 26-41 (2012).</li><li>OECD. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+skin+corrosion:+reconstructed+human+epidermis+(RhE)+test+method.+Test+Guideline+No.431.">In vitro skin corrosion: reconstructed human epidermis (RhE) test method. Test Guideline No.431.</a> OECD Guideline for Testing of Chemicals. , (2019).</li><li>Almeida, A., Sarmento, B., Rodrigues, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Insights+on+in+vitro+models+for+safety+and+toxicity+assessment+of+cosmetic+ingredients.">Insights on in vitro models for safety and toxicity assessment of cosmetic ingredients.</a> International Journal of Pharmaceutics. 519 (1-2), 178-185 (2017).</li><li>vanden Broek, L. J., Bergers, L. I. J. C., Reijnders, C. M. A., Gibbs, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progress+and+future+Prospectives+in+Skin-on-Chip+Development+with+Emphasis+on+the+use+of+Different+Cell+Types+and+Technical+Challenges.">Progress and future Prospectives in Skin-on-Chip Development with Emphasis on the use of Different Cell Types and Technical Challenges.</a> Stem Cell Reviews and Reports. 13 (3), 418-429 (2017).</li><li>Ata&#231;, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skin+and+hair+on-a-chip:+In+vitro+skin+models+versus+ex+vivo+tissue+maintenance+with+dynamic+perfusion.">Skin and hair on-a-chip: In vitro skin models versus ex vivo tissue maintenance with dynamic perfusion.</a> Lab on a Chip. 13 (18), 3555-3561 (2013).</li><li>Abaci, H. E., Gledhill, K., Guo, Z., Christiano, A. M., Shuler, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pumpless+microfluidic+platform+for+drug+testing+on+human+skin+equivalents.">Pumpless microfluidic platform for drug testing on human skin equivalents.</a> Lab on a Chip. 15 (3), 882-888 (2015).</li><li>Wu, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Full-thickness+human+skin-on-chip+with+enhanced+epidermal+morphogenesis+and+barrier+function.">Full-thickness human skin-on-chip with enhanced epidermal morphogenesis and barrier function.</a> Materials Today. 21 (4), 326-340 (2017).</li><li>Materne, E. -. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+multi-organ+chip+-+a+microfluidic+platform+for+long-term+multi-tissue+coculture.">The multi-organ chip - a microfluidic platform for long-term multi-tissue coculture.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (98), e52526 (2015).</li><li>Schimek, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioengineering+of+a+full-thickness+skin+equivalent+in+a+96-well+insert+format+for+substance+permeation+studies+and+organ-on-a-chip+applications.">Bioengineering of a full-thickness skin equivalent in a 96-well insert format for substance permeation studies and organ-on-a-chip applications.</a> Bioengineering. 5 (2), 43 (2018).</li><li>Alberti, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-chamber+microfluidic+platform+for+high-precision+skin+permeation+testing.">Multi-chamber microfluidic platform for high-precision skin permeation testing.</a> Lab on a Chip. 17, 1625-1634 (2017).</li><li>Bhatia, S. N., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+organs-on-chips.">Microfluidic organs-on-chips.</a> Nature BIotechnology. 32 (8), 760-772 (2014).</li><li>Huh, D., Hamilton, G. A., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+3D+cell+culture+to+organs-on-chips.">From 3D cell culture to organs-on-chips.</a> Trends in Cell Biology. 21 (12), 745-754 (2011).</li><li>Wufuer, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skin-on-a-chip+model+simulating+inflammation,+edema+and+drug-based+treatment.">Skin-on-a-chip model simulating inflammation, edema and drug-based treatment.</a> Scientific Reports. 6, 37471 (2016).</li><li>Ramadana, Q., Ting, F. C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+micro-physiological+immune-competent+model+of+the+human+skin.">In vitro micro-physiological immune-competent model of the human skin.</a> Lab on a Chip. 16, 1899-1908 (2016).</li><li>Kim, K., Jeon, H. M., Choi, K. C., Sung, G. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Testing+the+effectiveness+of+Curcuma+longa+leaf+extract+on+a+skin+equivalent+using+a+pumpless+skin-on-a-chip+model.">Testing the effectiveness of Curcuma longa leaf extract on a skin equivalent using a pumpless skin-on-a-chip model.</a> International Journal of Molecular Sciences. 21 (11), 3898 (2020).</li><li>Halldorsson, S., Lucumi, E., G&#243;mez-Sj&#246;berg, R., Fleming, R. M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advantages+and+challenges+of+microfluidic+cell+culture+in+polydimethylsiloxane+devices.">Advantages and challenges of microfluidic cell culture in polydimethylsiloxane devices.</a> Biosensors and Bioelectronics. 63, 218-231 (2015).</li><li>Huh, D., Matthews, B. D., Mammoto, A., Montoya-Zavala, M., Hsin, H. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reconstituting+organ-level+lung+functions+on+a+chip.">Reconstituting organ-level lung functions on a chip.</a> Science. 328 (5986), 1662-1668 (2010).</li><li>Huh, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+human+disease+model+of+drug+toxicity+-+induced+pulmonary+edema+in+a+lung-on-a-chip+microdevice.">A human disease model of drug toxicity - induced pulmonary edema in a lung-on-a-chip microdevice.</a> Scientific Translational Medicine. 4 (159), (2012).</li><li>Beckwitt, C. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liver+'+organ+on+a+chip+'.">Liver ' organ on a chip '.</a> Experimental Cell Research. 363 (1), 15-25 (2018).</li><li>Poceviciute, R., Ismagilov, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human-gut-microbiome+on+a+chip.">Human-gut-microbiome on a chip.</a> Nature Biomedical Engineering. 3 (7), 500-501 (2019).</li><li>Kanda, T., Sullivan, K. F., Wahl, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Histone-GFP+fusion+protein+enables+sensitive+analysis+of+chromosome+dynamics+in+living+mammalian+cells.">Histone-GFP fusion protein enables sensitive analysis of chromosome dynamics in living mammalian cells.</a> Current Biology. 8 (7), 377-385 (1998).</li><li>Esc&#225;mez, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+optimal+virus-mediated+growth+factor+gene+delivery+for+human+cutaneous+wound+healing+enhancement.">Assessment of optimal virus-mediated growth factor gene delivery for human cutaneous wound healing enhancement.</a> Journal of Investigative Dermatology. 128 (6), 1565-1575 (2008).</li><li>Llames, S. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+plasma+as+a+dermal+scaffold+for+the+generation+of+a+completely+autologous+bioengineered+skin.">Human plasma as a dermal scaffold for the generation of a completely autologous bioengineered skin.</a> Transplantation. 77 (3), 350-355 (2004).</li><li>Llames, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+results+of+an+autologous+engineered+skin.">Clinical results of an autologous engineered skin.</a> Cell Tissue Bank. 7 (1), 47-53 (2006).</li><li>Cubo, N., Garcia, M., del Ca&#241;izo, J. F., Velasco, D., Jorcano, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+bioprinting+of+functional+human+skin:+production+and+in+vivo+analysis.">3D bioprinting of functional human skin: production and in vivo analysis.</a> Biofabrication. 9 (1), 015006 (2016).</li><li>Mori, N., Morimoto, Y., Takeuchi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skin+integrated+with+perfusable+vascular+channels+on+a+chip.">Skin integrated with perfusable vascular channels on a chip.</a> Biomaterials. 116, 48-56 (2017).</li><li>Kim, H. J., Li, H., Collins, J. J., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contributions+of+microbiome+and+mechanical+deformation+to+intestinal+bacterial+overgrowth+and+inflammation+in+a+human+gut-on-a-chip.">Contributions of microbiome and mechanical deformation to intestinal bacterial overgrowth and inflammation in a human gut-on-a-chip.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 113 (1), 7-15 (2016).</li><li>Shah, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microfluidics-based+in+vitro+model+of+the+gastrointestinal+human-microbe+interface.">A microfluidics-based in vitro model of the gastrointestinal human-microbe interface.</a> Nature Communications. 7, 11535 (2016).</li><li>Marx, U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human-on-a-chip'+developments:+A+translational+cuttingedge+alternative+to+systemic+safety+assessment+and+efficiency+evaluation+of+substances+in+laboratory+animals+and+man.">Human-on-a-chip' developments: A translational cuttingedge alternative to systemic safety assessment and efficiency evaluation of substances in laboratory animals and man.</a> Alternatives to Laboratory Animals. 40 (5), 235-257 (2012).</li><li>Bein, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+organ-on-a-chip+models+of+human+intestine.">Microfluidic organ-on-a-chip models of human intestine.</a> Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology. 5 (4), 659-668 (2018).</li><li>Bennet, D., Estlack, Z., Reid, T., Kim, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microengineered+human+corneal+epithelium-on-a-chip+for+eye+drops+mass+transport+evaluation.">A microengineered human corneal epithelium-on-a-chip for eye drops mass transport evaluation.</a> Lab on a Chip. 18, 1539-1551 (2018).</li><li>Kim, H. J., Huh, D., Hamilton, G., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+gut-on-a-chip+inhabited+by+microbial+flora+that+experiences+intestinal+peristalsis-like+motions+and+flow.">Human gut-on-a-chip inhabited by microbial flora that experiences intestinal peristalsis-like motions and flow.</a> Lab on a chip. 12, 2165-2174 (2012).</li><li>Kim, H. J., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gut-on-a-chip+microenvironment+induces+human+intestinal+cells+to+undergo+villus+differentiation.">Gut-on-a-chip microenvironment induces human intestinal cells to undergo villus differentiation.</a> Integrative Biology. 5 (9), 1130-1140 (2013).</li><li>O'Neill, A. T., Monteiro-Riviere, N. A., Walker, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+microfluidic+human+epidermal+keratinocyte+culture.">Characterization of microfluidic human epidermal keratinocyte culture.</a> Cytotechnology. 56 (3), 197-207 (2008).</li><li>Ren, K., Chen, Y., Wu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+materials+for+microfluidics+in+biology.">New materials for microfluidics in biology.</a> Current Opinion in Biotechnology. 25, 78-85 (2014).</li></ol>

كان الدافع لتطوير هذه الطريقة هو الرغبة في نمذجة الأمراض الجلدية ودراسة آثار العلاجات الجديدة والمبتكرة في منصة عالية الإنتاجية. حتى الآن، ينتج هذا المختبر هذه مكافئات ديرمو البشرة عن طريق الصب إما يدويا أو بمساعدة تقنية الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد- هلام الفيبرين مع الخلايا الليفية ف...

مؤخرا، تم إحراز تقدم نحو تطوير وإنتاج نماذج الجلد البشري في المختبر لتحليل سمية مستحضرات التجميل والمنتجات الصيدلانية1. وقد تم استخدام الباحثين في الصناعات الصيدلانية والعناية بالبشرة الحيوانات، الفئران كونها الأكثر شيوعا، لاختبار منتجاتها2،3،4،5. ومع ذلك ، فإن اختبار المنتجات على الحيوانات ليس دائما تنبؤيا بالاستجابة لدى البشر ، مما يؤدي في كثير من الأحيان إلى فشل الدواء أو الآثار الضارة في البشر وبالتالي إلى الخسائر الاقتصادية5،6. وكانت المملكة المتحدة أول بلد يحظر استخدام الحيوانات في الاختبارات التجميلية في عام 1998. في وقت لاحق، في عام 2013، حظر الاتحاد الأوروبي اختبار واستحسان مستحضرات التجميل في الحيوانات (لائحة مستحضرات التجميل في الاتحاد الأوروبي رقم 1223/2009)7.
كما يتم النظر في هذا الحظر من قبل بلدان أخرى مثل "قانون مستحضرات التجميل الإنسانية" في الولايات المتحدةالأمريكية 8. بالإضافة إلى المخاوف الأخلاقية، فإن الاختلافات التشريحية بين جلد الحيوان والبشر تجعل اختبار الحيوانات يستغرق وقتا طويلا ومكلفا وغير فعال في كثير من الأحيان. وعلاوة على ذلك، من المتوقع أن يصل حجم السوق العالمي لاختبار السموم في المختبر إلى 26.98 مليار دولار أمريكي بحلول عام 20259. ولهذه الأسباب، هناك حاجة إلى تطوير أساليب وبدائل جديدة لأولئك الذين في المختبر الدراسات، مثل نماذج الجلد البشري المهندسة بيولوجيا، التي تمكن من اختبار السلامة والآثار السامة لمستحضرات التجميل والأدوية دون استخدام الحيوانات.
هناك نوعان مختلفان من نماذج الجلد البشري المتاحة تجاريا، في المختبر. يتكون النوع الأول من مكافئات البشرة الطبقية التي تحتوي على طبقات متعددة من الخلايا الكيراتينية المتمايزة التي تزرع على مواد مختلفة. وقد وافقت منظمة التعاون والتنمية في الميدان الاقتصادي على بعضها وجرى التحقق من صحتها من قبل (المركز الأوروبي للتحقق من صحة الطرق البديلة (ECVAM) لتآكل الجلد واختبار تهيج، مثل EpiDerm أو SkinEthic10،11،12. النوع الثاني هو مكافئات الجلد الكامل مع طبقة من الخلايا القرنية البشرية المتمايزة المصنفة على سقالة ثلاثية الأبعاد (ثلاثية الأبعاد) تحتوي على الخلايا الليفية ، مثل T-Skin و EpiDerm-FT. ومع ذلك ، يتم استزراع هذه النماذج في ظل ظروف ثابتة ، مما يجعلها غير قادرة على تمثيل الظروف الفسيولوجية البشرية بدقة.
وقد ركز الاهتمام مؤخرا على توليد نماذج الجلد 3D في المختبر في الخلية الثقافة إدراج (CCI) الأشكال مع التشوه الديناميكي13،14،15،16،17،18،19. ومع ذلك ، لا يمكن اعتبار هذه الأنظمة stricto sensu كجلد على رقائق ميكروفلويدي وفقا لتعريفها الكلاسيكي في هذا المجال. تعريف إنجبر للأعضاء على رقاقة تنص على أن الجهاز يجب أن توضع داخل القنوات microfluidic، وهو شرط أن عدد قليل فقط من الأجهزة تفي20،21. وقد وضعت الجلد على رقائق حتى الآن على غرار الظهارة بسيطة في الغالب كطبقات خلية واحدة و / أو طبقات الخلايا الجلدية مفصولة غشاء مسامية22،23. على الرغم من أن هناك بعض التقدم في نمذجة الجلد في النظم microfluidic16،24، لا يوجد حاليا أي أدب يظهر نظام الجهاز على رقاقة التي تناسب تعريف إنجر ، وقادرة على إنتاج الجلد متعدد الطبقات في الموقع ، بما في ذلك كل من المكونات الظهارية والسترومال.
في هذا العمل، يتم تقديم منصة ميكروفلويدية جديدة وفعالة من حيث التكلفة وقوية وقائمة على الفينيل لتطبيقات الجلد على رقاقة. تم إنتاج هذه المنصة عن طريق الآلات الدقيقة ، والتي توفر المزيد من البساطة في عملية التصنيع ، بالإضافة إلى زيادة المرونة والتنوع في تخطيط الجهاز ، والتغلب على بعض القيود المفروضة على PDMS25. كما تم تصميم طريقة لإدخال بناء الجلد المبسط من خلال تدفق مواز يتم التحكم فيه بمضخات الحقن. تدفق مواز يسمح اثنين من السوائل مع اللزوجة مختلفة جدا (عازلة وفيبرين ما قبل هلام في هذه الحالة) أن تكون متغلغلة من خلال قناة دون خلط مع بعضها البعض. كدليل على المفهوم ، تم إدخال بناء ديرمو البشرة يحتوي على الخلايا الليفية المضمنة في مصفوفة الفيبرين التي تحاكي الأدمة في الجهاز ، وعلى رأسها تم تحميل طبقة أحادية من الخلايا الكيراتينية لمحاكاة البشرة غير المتمايزة. يمكن تعديل ارتفاع المقصورة الجلدية عن طريق تعديل معدلات التدفق. الجدة الرئيسية لهذا العمل، مقارنة بالنماذج الموصوفة سابقا22و26و27و28و29،هي تطوير بناء ثلاثي الأبعاد داخل غرفة صغيرة عن طريق المايكروفلويديس. على الرغم من أن هذه المقالة تقدم بشرة مبسطة غير متمايزة ، فإن الهدف على المدى الطويل هو توليد وتوصيف بناء جلد متميز تماما لإثبات جدواه ووظائفه لأغراض الاختبار الدوائي والتجميلي.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Amchafibrin</td>
			<td>Rottafarm</td>
			<td></td>
			<td>Tranexamic acid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antibiotic/antimycotic</td>
			<td>Thermo Scientific HyClone</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium chloride</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Culture plates</td>
			<td>Fisher</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM</td>
			<td>Invitrogen Life Technologies</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Double-sided tape vynil</td>
			<td>ATP Adhesive Systems</td>
			<td></td>
			<td>GM 107CC, 12 &#181;m thick</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Edge plotter</td>
			<td>Brother</td>
			<td></td>
			<td>Scanncut CM900</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FBS</td>
			<td>Thermo Scientific HyClone</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fibrinogen</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td>Extracted from human plasma</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass slide</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GFP-Human dermal fibroblasts</td>
			<td>-</td>
			<td></td>
			<td>Primary. Gift from Dr. Marta Garc&#237;a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>H2B-GFP-HaCaT cell line</td>
			<td>ATCC</td>
			<td></td>
			<td>Immortalized keratinocytes. Gift from Dr. Marta Garc&#237;a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Live/dead kit</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PBS</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polycarbonate membrane</td>
			<td>Merk TM</td>
			<td></td>
			<td>5 &#181;m pore size</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polydimethylsiloxane</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td></td>
			<td>Sylgard 184</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium chloride</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringes</td>
			<td>Terumo</td>
			<td></td>
			<td>5 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thrombin</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td>10 NIH/vial</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transparent adhesive vinyl</td>
			<td>Mactac</td>
			<td></td>
			<td>JT 8500 CG-RT, 95 &#181;m thick</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin/EDTA</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubing</td>
			<td>IDEX</td>
			<td></td>
			<td>Teflon, 1/16&#8221; OD, 0.020&#8221; ID</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

generation of a simplified three-dimensional skin-on-a-chip model in a micromachined microfluidic platform

يقدم هذا العمل منصة ميكروفلويدية جديدة وفعالة من حيث التكلفة وموثوقة مع إمكانية توليد أنسجة معقدة متعددة الطبقات. كدليل على المفهوم ، تم تصميم جلد بشري مبسط وغير متمايز يحتوي على جلد (سترومال) ومقصورة البشرة (الظهارية). ولتحقيق ذلك، تم تطوير جهاز متعدد الاستخدامات وقوي قائم على الفينيل مقسم إلى غرفتين، للتغلب على بعض العيوب الموجودة في أجهزة microfluidic القائمة على البوليديميثيلسيلوكسيان (PDMS) للتطبيقات الطبية الحيوية، مثل استخدام معدات مكلفة ومتخصصة أو امتصاص جزيئات وبروتينات صغيرة مسعورة. وعلاوة على ذلك، تم تطوير طريقة جديدة تقوم على التدفق الموازي، مما يتيح ترسب في الموقع من كل من المقصورات الجلدية والجلدية. يتكون بناء الجلد من مصفوفة الفيبرين التي تحتوي على الخلايا الليفية الأولية البشرية و طبقة أحادية من خلايا القرنية الخالدة المصنفة في الأعلى ، والتي يتم الحفاظ عليها لاحقا في ظل ظروف الثقافة الديناميكية. هذه المنصة الجديدة microfluidic يفتح إمكانية لنموذج الأمراض الجلدية البشرية واستقراء طريقة لتوليد الأنسجة المعقدة الأخرى.

تتكون الشريحة المصممة من غرفتين سائلتين يفصل بينهما غشاء كمبيوتر بحجم 5 ميكرومتر يسمح بنمو الخلية من خلال السماح بمرور الجزيئات المعززة للنمو من الغرفة السفلية. الغرفة العليا يحمل بناء الأنسجة، في هذه الحالة، طبقة أحادية من hKCs على هيدروجيل الفيبرين التي تحتوي على hFBs.
يتم ت?...

Watch this Scientific Journal Video about Generation of a Simplified Three-Dimensional Skin-on-a-chip Model in a Micromachined Microfluidic Platform at JoVE.com

Generation of a Simplified Three-Dimensional Skin-on-a-chip Model in a Micromachined Microfluidic Platform

هنا، نقدم بروتوكولا لتوليد نموذج بشرة مبسط وغير متمايز ثلاثي الأبعاد باستخدام منصة ميكروفلويدية ميكروماشينيد. يسمح نهج التدفق الموازي بترسب المقصورة الجلدية في الموقع لزرع الخلايا الظهارية في الأعلى ، والتي تسيطر عليها جميع مضخات الحقن.

جيل من نموذج مبسط ثلاثي الأبعاد للبشرة على رقاقة في منصة Micromachined Microfluidic

This work presents a new, cost-effective, and reliable microfluidic platform with the potential to generate complex multilayered tissues. As a proof of ...

هذا هو جديد، بروتوكول خالية من الطباعة الحجرية لنمذجة الجلد على رقاقة 3D باستخدام طبقات الفينيل micromachined، لاصقة ومنهجية تدفق مواز لتوليد المقصورة الجلدية. يوفر الفينيل Micromachined المزيد من البساطة في عملية التصنيع وبراعة في تخطيط الجهاز ، والتغلب على بعض القيود المفروضة على PDMS والنهج الطباعة الحجرية التقليدية. يمكن استخدام هذا الجلد متعدد الطبقات على رقاقة لنهج اختبار الأدوية ومستحضرات التجميل، لأنه يسمح بفحص عالية الإنتاجية بتكاليف أقل ويمكن استخدامها لنمذجة العديد من الأمراض.ابدأ بتصميم رقاقة microfluidic باستخدام برنامج Brother Canvas Workspace. إنشاء مساحة عمل 30 في 30 سم، وملئه مع أنماط التصميم لطبقات مختلفة من رقاقة قبل تخزينه في ملف svg. قطع أوراق الفينيل 30 في 30 سنتيمترا.التمسك بها إلى حصيرة لاصقة منخفضة تك والقضاء على جميع فقاعات الهواء، حسب الضرورة. باستخدام محرك أقراص USB، قم بتحميل ملف svg إلى مخطط الحافة، وحدد معلمات القطع كخفض الضغط عند المستوى صفر، وقطع النصل في المستوى الثالث، والمستوى الأول لسرعة القطع. عندما يتم تعيين المعلمات، ضع حصيرة لاصقة مع الفينيل في الراسمة وبدء عملية قطع أنماط القناة على الفينيل 95 ميكرومتر سميكة.تجميع الجهاز بأكمله باستخدام جهاز محاذاة لقنوات الضبط المناسبة، المداخل، ومنافذ. تتراكم لطبقات الفينيل مع تصميم آلة صغيرة المقابلة لتجميع القناة السفلى، والحفاظ على شريط الغطاء من الطبقة السفلى لتجنب التمسك المحاذاة. قطع ووضع الغشاء المسامية البولي على رأس القناة السفلية دون تغطية المداخل.إضافة 10 طبقات الفينيل مع تصميم الغرفة العليا والعصا طبقة الشريط النهائي على الوجهين على القمة. قم بإزالة الشريحة من المصفح لوضعها على الشريحة الزجاجية. ضع ورقة PDMS بسماكة ملليمترين فوق طبقة الفينيل الشريط على الوجهين.لضمان أن رقاقة هو ماء تماما، وترك الوزن على رأس رقاقة بين عشية وضحاها. في اليوم التالي، قم بتعقيم الشريحة عن طريق غسلها بالإيثانول بنسبة 70٪ لمدة خمس دقائق، تليها غسلة بالماء المقطر. توصيل مضخة واحدة ومضخة اثنين إلى مدخل الغرفة العليا واحد ومدخل الغرفة العليا اثنين، على التوالي.توصيل المضخة ثلاثة إلى مدخل الغرفة السفلية، ثم ربط الغرفة العليا ومنافذ الغرفة السفلى إلى حوض النفايات. قم بتوصيل المحاقن بكل مدخل باستخدام أنابيب PTFE وموصلات الفولاذ المقاوم للصدأ ذات قياس 18. مضخة PBS مع مضخة ثلاثة من خلال مدخل الغرفة السفلى في 50 ميكرولتر في الدقيقة الواحدة، ومع مضخة اثنين من خلال مدخل الغرفة العليا اثنين في 100 ميكرولتر في الدقيقة الواحدة.ثم، تحميل الحقنة مع الفيبرينوجين قبل هلام، ووضعها على الفور في مضخة واحدة، وتشغيله في 200 ميكرولتر في الدقيقة الواحدة. بمجرد خروج ما قبل الجل من منفذ الغرفة العليا ، أوقف المضخات الأولى والاثنين ، ثم ، دون إزالة الأنابيب ، اترك الشريحة للسماح بالجيليشن عند 37 درجة مئوية لمدة 10 دقائق. بعد الهلام، منع مدخل الغرفة العليا واحد مع غطاء، وضخ المتوسطة الثقافة من خلال مدخل الغرفة العليا اثنين مع مضخة ثلاثة في 50 ميكرولتر في الساعة بين عشية وضحاها.بعد 24 ساعة من توليد المقصورة الجلدية ، تحقق من أن خلايا الورم الليفي الأولية البشرية تنتشر في التجميع ، ثم أدخل خمس مرات 10 إلى 6 HKCs لكل ملليلتر من خلال مدخل القناة العلوية اثنين بمعدل 40 ميكرولتر في الدقيقة لمدة دقيقة واحدة. بالنسبة لمرفق الخلية، ضع الشريحة بين عشية وضحاها عند 37 درجة مئوية في حاضنة مشبعة بالرطوبة. بدء ضخ ثقافة جديدة المتوسطة مع مضخة ثلاثة فقط من خلال مدخل الغرفة السفلى في 50 ميكرولتر في الدقيقة الواحدة.في التحليل التمثيلي، يتم عرض ارتفاع الهيدروجيل على طول الغرفة العليا من الجمعية. وكان متوسط ارتفاع 550 ميكرومتر الأمثل لعمل هلام بمعدلات تدفق 100 و 200 ميكرولتر في الدقيقة الواحدة لبرنامج تلفزيوني التضحية وما قبل هلام، على التوالي. فشل في تدفق برنامج تلفزيوني من خلال القناة السفلى أدى إلى تناقضات بين الارتفاع النظري للجل واحد قياسها، مع فارق 40٪ بعد 24 ساعة من بدء بروتوكول التدفق الموازي، تم العثور على الخلايا الليفية الأولية الإنسان أن تنتشر بنجاح في هلام الفيبرين في الغرفة العليا من الجمعية، وبعد ذلك، يمكن أن تكون البذور الأخضر الفلورسنت التعبير عن HKCs على نحو فعال على رأس الهيدروجيل.وأدى إزالة الأنابيب دون إبقاء النظام مغلقا بين عشية وضحاها للسماح لبلدان هونغ كونغ إلى الرواسب إلى طبقة أحادية غير موحدة والتقاءية من الخلايا. أظهر التحليل البؤري ثلاثي الأبعاد لنموذج الجلد غير المتمايز في الشريحة الدقيقة السائل بوضوح سطح الهيدروجيل الذي يفصل هونغ كونغ في الأعلى عن الأرومة الليفية المضمنة في الأسفل. يمكن أن يتعرض الجلد المتولد إلى واجهة الهواء / السائل للحصول على البشرة الناضجة والمتمايزة ، وتتميز كذلك باستخدام العديد من علامات الجلد والجلد.هذه التقنية تسمح لتصنيع جهاز أسرع وأرخص، وتوليد الجلد متعدد الطبقات باستخدام microfluidics، وتوفير نهج أكثر واقعية للأدوية ومستحضرات التجميل الاختبار.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Three-dimensional Optical-resolution Photoacoustic Microscopy

ثلاثي الأبعاد البصرية الميكروسكوب الضوئي الاستبانة

Optical microscopy, providing valuable insights at the cellular and organelle levels, has been widely recognized as an enabling biomedical technology. As ...

Planar and Three-Dimensional Printing of Conductive Inks

مستو وثلاثي الابعاد من أحبار الطباعة موصل

Printed electronics rely on low-cost, large-area fabrication routes to create flexible or multidimensional electronic, optoelectronic, and biomedical ...

High-throughput Protein Expression Generator Using a Microfluidic Platform

عالية الإنتاجية مولد بروتين تعبير باستخدام منصة ميكروفلويديك

Rapidly increasing fields, such as systems biology, require the development and implementation of new technologies, enabling high-throughput and ...

Cell Squeezing as a Robust, Microfluidic Intracellular Delivery Platform

الضغط خلية باعتبارها قوية، ميكروفلويديك بين الخلايا توصيل منصة

Rapid mechanical deformation of cells has emerged as a promising, vector-free method for intracellular delivery of macromolecules and nanomaterials. This ...

Investigating the Three-dimensional Flow Separation Induced by a Model Vocal Fold Polyp

التحقيق في فصل التدفق ثلاثي الأبعاد الناجم عن نموذج بوليب أضعاف الصوتية

The fluid-structure energy exchange process for normal speech has been studied extensively, but it is not well understood for pathological conditions. ...

Generation of a Three-dimensional Full Thickness Skin Equivalent and Automated Wounding

جيل من سمك ثلاثي الأبعاد الجلد كامل أي ما يعادل واصابة الآلي

In vitro models are a cost effective and ethical alternative to study cutaneous wound healing processes. Moreover, by using human cells, these models ...

Fabrication of Inverted Colloidal Crystal Poly(ethylene glycol) Scaffold: A Three-dimensional Cell Culture Platform for Liver Tissue Engineering

Fabrication of Inverted Colloidal Crystal Polyethylene glycol Scaffold: A Three-dimensional Cell Culture Platform for Liver Tissue Engineering

تصنيع مقلوب الغروية كريستال بولي (جلايكول الإثيلين) سقالة: وثلاثي الأبعاد منصة الثقافة خلية للهندسة الأنسجة الكبد

The ability to maintain hepatocyte function in vitro, for the purpose of testing xenobiotics&#39; cytotoxicity, studying virus infection and developing ...

Fabrication of Three-dimensional Paper-based Microfluidic Devices for Immunoassays

تصنيع أجهزة ميكروفلويديك ثلاثي الأبعاد على الورق ليمونواسايس

Paper wicks fluids autonomously due to capillary action. By patterning paper with hydrophobic barriers, the transport of fluids can be controlled and ...

Microfluidic Platform with Multiplexed Electronic Detection for Spatial Tracking of Particles

منصة ميكروفلويديك مع تعدد كشف الالكترونية لتتبع المكانية من الجسيمات

Microfluidic processing of biological samples typically involves differential manipulations of suspended particles under various force fields in order to ...

A Microfluidic Platform for Longitudinal Imaging in Caenorhabditis elegans

A Microfluidic Platform for Longitudinal Imaging in Caenorhabditis elegans

منصة موائع جزيئية "التصوير الطولي" في ايليجانس كاينورهابديتيس

In the last decade, microfluidic techniques have been applied to study small animals, including the nematode Caenorhabditis elegans, and have proved ...