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

Dr. Javier Rodríguez, Dr. María Luisa López, Carlos Matellán ve Juan Francisco Rodríguez'e çok yararlı öneriler, tartışmalar ve/veya ön veriler için içtenlikle teşekkür ederiz. Sergio Férnandez, Pedro Herreros ve Lara Stolzenburg'un bu projeye katkılarına da teşekkür ederiz. GFP etiketli hBC'ler ve hKC'ler için Dr. Marta García'ya özel teşekkürler. Son olarak, Guillermo Vizcaíno ve Angélica Corral'ın mükemmel teknik yardımını biliyoruz. Bu çalışma "Programa de Actividades de I+D entre Grupos de Investigación de la Comunidad de Madrid", Project S2018/BAA-4480, Biopieltec-CM tarafından desteklenmiştir. Bu çalışma ayrıca "Programa de excelencia", Project EPUC3M03, CAM tarafından da desteklendi. CONSEJERÍA DE EDUCACIÓN E INVESTIGACIÓN.

1. Çip tasarımı ve mikromakine parametreleri
<ol><li>FreeCAD açık kaynaklı tasarım yazılımı ile mikroakışkan çip katmanlarını tasarlayın; kanalların boyutları için Tablo 1'e bakın. Doğru katman üstpozisyörü için özel yapım bir hizalayıcı kullanmak için tasarıma dört adet 2,54 mm çapında delik ekleyin.</li>
</ol><table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td></td>
			<td>Uzunluk (μm)</td>
			<td>Genişlik (μm...

<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>

Bu yöntemi geliştirme motivasyon, cilt hastalıklarını modelleme ve yeni ve yenilikçi tedavilerin etkilerini yüksek verimli bir platformda inceleme arzusuydu. Bugüne kadar, bu laboratuvar bu dermo-epidermal eşdeğerleri manuel olarak veya 3D biyobaskı teknolojisi-fibroblastlı fibrin jeli yardımıyla bir hücre kültürü ekleme plakasına dökerek ve üzerine keratinositleri tohumlayarak üretmektedir. Keratinositler birleştiğinde, 3D kültürü, keratinosit farklılaşmasına neden olan, tabakalı bir epide...

Son zamanlarda, kozmetik ve farmasötik ürünlerin toksisitesinin analizi için in vitro insan derisi modellerinin geliştirilmesi ve üretimine yönelik ilerlemeler yapılmıştır1. İlaç ve cilt bakım endüstrilerindeki araştırmacılar, ürünlerini test etmek için en yaygın olan fareler olan hayvanları kullanıyorlar2,3,4,5. Bununla birlikte, ürünleri hayvanlar üzerinde test etmek, insanlarda sıklıkla ilaç yetmezliğine veya olumsuz etkilere ve dolayısıyla ekonomik kayıplara yol açan insanlardaki yanıtın her zaman tahmin edici değildir5,6. İngiltere, 1998 yılında kozmetik testler için hayvanların kullanılmasını yasaklayan ilk ülke oldu. Daha sonra, 2013 yılında AB, hayvanlarda kozmetiklerin testini ve tahsisini yasakladı (1223/2009 sayılı AB Kozmetik Yönetmeliği)7.
Bu yasak, ABD'deki 'İnsani Kozmetik Yasası' gibi diğer ülkeler tarafından da değerlendiriliyor8. Etik kaygılara ek olarak, hayvan ve insan derisi arasındaki anatomik farklılıklar, hayvan testini zaman alıcı, pahalı ve genellikle etkisiz hale getirir. Ayrıca, küresel in vitro toksikoloji test pazarı büyüklüğünün 2025 yılına kadar 26,98 milyar ABD dolarına ulaşması beklenmektedir9. Bu nedenlerden dolayı, biyomühendis insan derisi modelleri gibi kozmetik ve ilaçların güvenliği ve toksik etkileri için hayvan kullanmadan test edilmesini sağlayan in vitro çalışmalar için yeni yöntemler ve alternatifler geliştirmeye ihtiyaç vardır.
Ticari olarak mevcut iki farklı tür vardır, in vitro, insan cilt modelleri. İlk tip, farklı malzemelere tohumlanan birden fazla farklılaşan keratinosit katmanı içeren katmanlı epidermal eşdeğerlerden oluşur. Bazıları Ekonomik İşbirliği ve Kalkınma Örgütü (OECD) tarafından onaylanmış ve EpiDerm veya SkinEthic10 , 11,12gibi cilt korozyonu ve tahriş testi için (Avrupa Alternatif Yöntemleri Doğrulama Merkezi (EKVAM) tarafından onaylanmıştır. İkinci tip, T-Skin ve EpiDerm-FT gibi fibroblastlar içeren üç boyutlu (3D) bir iskelede tohumlanmış farklılaşan insan keratinositleri tabakasına sahip tam cilt eşdeğerleridir. Bununla birlikte, bu modeller statik koşullar altında kültürlenir, bu da onları insan fizyolojik koşullarını doğru bir şekilde temsil edemez hale getirir.
Son ilgi dinamik perfüzyon 13 ,14 , 15 , 16 , 17,18,19 ile hücre kültürü kesici uç(CCI)formatlarında in vitro 3Dcilt modelleri üretmeye odaklanmıştır. Ancak bu sistemler alandaki klasik tanımlarına göre mikroakışkan cilt-on-chips olarak stricto sensu olarak kabul edilemez. Ingber'in çip üzerindeki organlar için tanımı, organın mikroakışkan kanalların içine yerleştirilmesi gerektiğini belirtir, bu da sadece birkaç cihazın20,21' i yerine getirmesi gereken bir durumdur. Cilt-on-chips şimdiye kadar tek hücreli katmanlar ve / veya dermal hücre katmanları gözenekli bir membran ile ayrılmış olarak çoğunlukla basit epitel modellenmiştir22,23. Mikroakışkan sistemlerde deri modellemede bazı gelişmeler olmasına rağmen16,24, şu anda Ingber'in tanımına uyan, çok katmanlı bir cilt in situ üretebilen ve hem epitel hem de stromal bileşenleri içeren bir çip üzerinde organ sistemini gösteren bir literatür yoktur.
Bu çalışmada çip üzerinde cilt uygulamaları için yeni, uygun maliyetli, sağlam, vinil bazlı mikroakışkan bir platform sunulmaktadır. Bu platform, imalat sürecinde daha basitlik sağlayan mikro işlemenin yanı sıra cihazın düzeninde daha fazla esneklik ve çok yönlülük sağlayarak PDMS25'inbazı sınırlamalarını aşarak üretildi. Şırındi pompaları ile kontrol edilen paralel bir akış yoluyla basitleştirilmiş bir cilt yapısı sunmanın bir yolu da tasarlanmıştır. Paralel akış, çok farklı viskozitelere sahip iki sıvının (bu durumda bir tampon ve fibrin pre-jel) bir kanal aracılığıyla birbirine karışmadan perfüzyona maruz kalmasını sağlar. Bir kavram kanıtı olarak, dermisi taklit eden bir fibrin matrisine gömülü fibroblastlar içeren bir dermo-epidermal yapı, farklılaşmamış epidermisi taklit etmek için bir keratinosit monolayerinin yüklendiği cihaza tanıtıldı. Dermal bölme yüksekliği, akış hızları değiştirilerek modüle edilebilir. Bu çalışmanın ana yeniliği, daha önce açıklanan22 , 26,27,28,29modellerine kıyasla, mikrokışmacalar yoluyla bir mikro şarampol içinde 3D bir yapının geliştirilmesidir. Bu makale basitleştirilmiş farklılaşmamış bir cilt sunsa da, uzun vadeli amaç, ilaç ve kozmetik test amaçları için canlılığını ve işlevselliğini göstermek için tamamen farklılaşmış bir cilt yapısı oluşturmak ve karakterize etmektir.

<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

Bu çalışma, karmaşık çok katmanlı dokular üretme potansiyeline sahip yeni, uygun maliyetli ve güvenilir bir mikroakışkan platform sunar. Bir kavram kanıtı olarak, dermal (stromal) ve epidermal (epitel) bölme içeren basitleştirilmiş ve farklılaşmamış bir insan derisi modellenmiştir. Bunu başarmak için, pahalı ve özel ekipmanların kullanımı veya küçük hidrofobik moleküllerin ve proteinlerin emilimi gibi biyomedikal uygulamalar için polidimetilsiloksan (PDMS) bazlı mikroakışkan cihazlarda bulunan bazı dezavantajların üstesinden gelen, iki lüse bölünmüş çok yönlü ve sağlam, vinil tabanlı bir cihaz geliştirilmiştir. Ayrıca, paralel akışa dayalı, hem dermal hem de epidermal bölmelerin yerinde birikmesini sağlayan yeni bir yöntem geliştirilmiştir. Cilt yapısı, insan birincil fibroblastlarını içeren bir fibrin matrisi ve daha sonra dinamik kültür koşullarında sürdürülen, üzerine tohumlanmış ölümsüzleştirilmiş keratinositlerden oluşan bir monolayerden oluşur. Bu yeni mikroakışkan platform, insan cilt hastalıklarını modelleme ve diğer karmaşık dokuları üretme yöntemini tahmin etme imkanını açar.

Tasarlanan çip, büyümeyi teşvik eden moleküllerin alt odadan geçişine izin vererek hücrenin büyümesine izin veren 5 μm gözenek boyutunda bir PC membranı ile ayrılmış iki akışkan odadan oluşur. Üst oda doku yapısı tutar, bu durumda, hBC'ler içeren bir fibrin hidrojel üzerinde bir hKC monolayer.
Kanalların yüksekliği, her kanala eklenen yapışkan levha sayısına göre belirlenir. Alt bölme 4 katmandan (380 μm) ve 10 tek taraflı bant katmanından üstten ve çift t...

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

Burada, mikromakine mikroakışkan bir platform kullanarak üç boyutlu basitleştirilmiş ve farklılaşmamış bir cilt modeli oluşturmak için bir protokol sunuyoruz. Paralel akış yaklaşımı, hepsi şırınna pompaları tarafından kontrol edilen, üstteki epitel hücrelerinin tohumlaması için bir dermal bölmenin yerinde birikmesini sağlar.

Mikromakine Mikroakışkan Platformda Basitleştirilmiş Üç Boyutlu Çip Üzerinde Cilt Modeli Üretimi

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

Bu, mikromakine, yapışkan vinil katmanları ve dermal bölme üretimi için paralel akış metodolojisi kullanarak çip üzerinde 3D cilt modellemek için yeni, litografi içermeyen bir protokoldür. Mikromakine vinil, pdms ve geleneksel litografi yaklaşımlarının bazı sınırlamalarını aşarak, cihazın düzeninde imalat sürecinde ve çok yönlülükte daha basitlik sağlar. Bu çok katmanlı çipli cilt, ilaç ve kozmetik test yaklaşımları için kullanılabilir, çünkü daha düşük maliyetlerle yüksek verimli taramaya izin verir ve birkaç hastalığı modellemek için kullanılabilir.Brother Canvas Workspace yazılımını kullanarak bir mikroakışkan çip tasarlayarak başlayın. 30'a 30 santimetrelik bir çalışma alanı oluşturun ve bir svg dosyasında depolamadan önce çipin farklı katmanları için tasarım desenleriyle doldurun. 30'a 30 santimetre vinil levhaları kesin.Düşük yapışkanlı bir paspasa yapıştırın ve gerektiğinde tüm hava kabarcıklarını ortadan kaldırın. Bir USB sürücü kullanarak, svg dosyasını kenar çiziciye yükleyin ve kesme parametrelerini sıfır seviyesinde kesme basıncı, üçüncü seviyede kesme bıçağı ve kesme hızı için birinci seviye olarak ayarlayın. Parametreler ayarlandığında, vinilli yapışkan paspası çiziciye yerleştirin ve kanal desenlerini 95 mikrometre kalınlığında vinil üzerinde kesme işlemine başlayın.Uygun ayarlama kanalları, girişler ve çıkışlar için bir hizalayıcı kullanarak tüm cihazı birleştirin. Alt kanalı monte etmek için karşılık gelen bir mikro makine tasarımına sahip vinil katmanlar için yığın, hizalayıcıya yapışmayı önlemek için alt katmanın kapak bandını tutun. Polikarbonat gözenekli membranı, girişleri kapatmadan alt kanalın üzerine kesin ve yerleştirin.Üst bölme tasarımına sahip 10 vinil katman ekleyin ve üzerine çift taraflı bantlı bir son katman yapıştırın. Cam kaydırağa yapıştırmak için çipi hizalayıcıdan çıkarın. Çift taraflı bant vinil tabakasının üzerine iki milimetre kalınlığında bir PDMS levha yerleştirin.Çipin tamamen su geçirmez olduğundan emin olmak için, bir gecede çipin üzerine bir ağırlık bırakın. Ertesi gün, çipi beş dakika boyunca% 70 etanol ile yıkayarak sterilize edin, ardından damıtılmış suyla yıkayın. Pompa bir ve pompa iki üst hazne giriş bir ve üst hazne giriş iki, sırasıyla.Pompa üç'ü alt hazne girişine bağlayın, ardından üst hazneyi ve alt hazne çıkışlarını bir atık küvetine bağlayın. PTFE tüpleri ve 18 kalibrelik paslanmaz çelik konektörler kullanarak şırınnaları her girişe bağlayın. PBS'yi pompala, üç pompa ile alt hazne girişinden dakikada 50 mikrolitre ve pompa iki üst hazne girişinden dakikada 100 mikrolitre.Ardından, şırıngayı fibrinojen ön jel ile yükleyin, hemen bir pompaya yerleştirin ve dakikada 200 mikrolitrede çalıştırın. Ön jel üst hazne çıkışından çıktıktan sonra, bir ve iki pompayı durdurun, ardından boruyu çıkarmadan, 10 dakika boyunca jelleşmeyi 37 santigrat derecede izin vermek için çipi bırakın. Jelleşmeden sonra, üst hazne girişini bir kapakla tıkayın ve kültür ortamını üst oda girişinden ikiye pompala ve gece boyunca saatte 50 mikrolitre pompayla pompala.Dermal bölmenin üretilmesinden 24 saat sonra, insan birincil fibroblast hücrelerinin montajda yayılarak yayılmadığını kontrol edin, ardından bir dakika boyunca dakikada 40 mikrolitrede iki üst kanal girişinden mililitre başına 6 HKC'ye beş kez 10 kez tanıtın. Hücre eki için, çipi neme doymuş bir inkübatöre 37 santigrat derecede gece boyunca yerleştirin. Dakikada 50 mikrolitrede sadece alt hazne girişinden üç pompa ile taze kültür ortamı pompalamaya başlayın.Temsili analizde, montajın üst odası boyunca hidrojel yüksekliği görüntülenir. Ortalama 550 mikrometre yükseklik, kurban PBS ve ön jel için dakikada 100 ve 200 mikrolitre akış hızlarında jelin çalışması için optimumdu. PBS'nin alt kanaldan yıkanamaması, jelin teorik yüksekliği ile ölçülen arasında tutarsızlıklara yol açtı, paralel akış protokolünün başlatılmasından 24 saat sonra, insan birincil fibroblastlarının montajın üst odasındaki fibrin jelinde başarıyla yayıldığı tespit edildi, bunu takiben, yeşil floresan protein ifade eden HCC'ler hidrojel üzerine etkili bir şekilde tohumlanabilir.HKCS'nin tortuya izin vermek için sistemi bir gecede kapalı tutmadan boruların çıkarılması, tekdüze olmayan, bir araya gelen bir hücre monolayerine neden oldu. Mikroakışkan çipteki farklılaşmamış cilt modelinin 3D konfokal analizi, üstteki HCC'leri altta gömülü fibroblasttan ayıran hidrojel yüzeyini açıkça gösterdi. Üretilen cilt, olgun ve farklılaştırılmış bir epidermis elde etmek için hava / sıvı arayüzüne maruz kalabilir ve ayrıca birkaç dermal ve epidermal belirteç kullanılarak karakterize edilebilir.Bu teknik, daha hızlı ve daha ucuz bir cihaz imalatı ve mikroakışkanlar kullanılarak çok katmanlı cilt üretilmesini sağlayarak ilaçlar ve kozmetik testleri için daha gerçekçi bir yaklaşım sağlar.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Three-dimensional Optical-resolution Photoacoustic Microscopy

Üç boyutlu optik çözünürlük foto akustik Mikroskopi

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

İletken Mürekkepler düzlemsel ve Üç Boyutlu Baskı

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

Bir mikroakışkan Platform kullanarak Yüksek throughput Protein Ekspresyonu Jeneratör

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

Sağlam, mikroakışkan Hücre içi Delivery Platform olarak hücre Sıkma

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

Model Vocal Fold Polip'in Neden Olduğu Üç Boyutlu Akış Ayrımının Araştırılması

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

Üç-boyutlu Tam Kalınlığı Deri Üretimi Eşdeğer ve Otomatik Yaralama

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

Ters Kolloidal Kristal Poli (etilen glikol) İskele imalatı: Karaciğer Doku Mühendisliği için Üç boyutlu Hücre Kültürü Platformu

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

İmmüno için üç boyutlu Paper-based mikroakışkan Cihazlar İmalat

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

Parçacıkların Mekansal Takip için Çoklanmış Elektronik Algılama ile mikroakışkan Platformu

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

Boyuna Imaging'de Caenorhabditis elegans için bir mikrosıvısal Platform

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