Name: microfabrication of chip-sized scaffolds for three-dimensional cell cultivation
Uploaded: 2008-05-12T19:12:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Microfabrication of Chip-sized Scaffolds for Three-dimensional Cell cultivation at JoVE.com

De auteurs willen Dirk Herrmann, Oliver Wendt, Siegfried Horn, Hartmut Gutzeit, en Joerg Bohn bedanken voor hun substantiële hulp met betrekking tot de oplosmiddeldamp lassen. Verder willen we Michael Hartmann, Alex Gerwald, en Daniel Leisen erkennen voor hun technische bijstand.

Proces Sequence # 1: Hot Embossing, Bewerking en Solvent Vapour Lassen De CellChip in zijn kubieke ontwerp wordt gerepliceerd door hot embossing of micro spuitgieten. Hiervoor maken we gebruik van een micromachined koperen mal met de inverse geometrie van de chip. De containers - gerangschikt in een regelmatige reeks van maximaal 1156 containers - hebben een kubieke ontwerp met een kantlengte van 300 micrometer. Voor warme embossing, is het replicatie-proces uitgevoerd op een conventionele WUM...

<ol>
	<li>Knedlitschek, G., Schneider, F., Gottwald, E., Schaller, T., Eschbach, E., Weibezahn, K. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+tissue-like+culture+system+using+microstructures:+influence+of+extracellular+matrix+material+on+cell+adhesion+and+aggregation.">A tissue-like culture system using microstructures: influence of extracellular matrix material on cell adhesion and aggregation.</a> J Biomech Eng. 121, 35-39 (1999).</li><li>Gottwald, E., Giselbrecht, S., Augspurger, C., Lahni, B., Dambrowsky, N., Truckenm&#252;ller, R., Piotter, V., Gietzelt, T., Wendt, O., Pfleging, W., Welle, A., Rolletschek, A., Wobus, A. M., Weibezahn, K. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+chip-based+platform+for+the+in+vitro+generation+of+tissues+in+three-dimensional+organization.">A chip-based platform for the in vitro generation of tissues in three-dimensional organization.</a> Lab Chip. 7, 777-785 (2007).</li><li>Heckele, M., Schomburg, W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+on+micro+molding+of+thermoplastic+polymers.">Review on micro molding of thermoplastic polymers.</a> Journal of Micromechanics And Microengineering. 14, (2004).</li><li>Giselbrecht, S., Gietzelt, T., Guber, A. E., Gottwald, E., Trautmann, C., Truckenm&#252;ller, R., Weibezahn, K. -. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microthermoforming+as+a+novel+technique+for+manufacturing+scaffolds+in+tissue+engineering+(CellChips.">Microthermoforming as a novel technique for manufacturing scaffolds in tissue engineering (CellChips.</a> IEE Proc.-Nanobiotechnol. 151, 151-157 (2004).</li><li>Giselbrecht, S., Gietzelt, T., Gottwald, E., Trautmann, C., Truckenm&#252;ller, R., Weibezahn, K. -. F., Welle, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+tissue+culture+substrates+produced+by+microthermoforming+of+pre-processed+polymer+films.">3D tissue culture substrates produced by microthermoforming of pre-processed polymer films.</a> Biomed Microdevices. 8, 191-199 .</li><li>Truckenm&#252;ller, R., Rummler, Z., Schaller, T., Schomburg, W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-cost+thermoforming+of+micro+fluidic+analysis+chips.">Low-cost thermoforming of micro fluidic analysis chips.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 12, 375-379 (2002).</li><li>Truckenm&#252;ller, R., Giselbrecht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microthermoforming+of+flexible,+not+buried+hollow+microstructures+for+chip-based+life+sciences+applications.">Microthermoforming of flexible, not buried hollow microstructures for chip-based life sciences applications.</a> IEE Proc.-Nanobiotechnol. 151, 163-166 (2004).</li><li>Fleischer, R. L., Price, P. B., Walker, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nuclear+tracks+in+solids.">Nuclear tracks in solids.</a> , .</li></ol>

Hoewel de methoden voor de polymeer microreplicatie, zoals micro-spuitgieten of warme embossing, zijn geschikt voor het produceren van microstructuren, ze zijn niet echt effectief in het produceren van microstructuren met een geïntegreerde en een sterk gecontroleerde porositeit, zoals nodig is voor de CellChip. Grof structuren bijvoorbeeld kostbare bewerking van de wand dikte te verminderen voor een volgend laser perforatie of muren moeten volledig worden vervangen door track-geëtst membranen. SMART is een nieuwe en veelbelovende technolo...

microfabrication of chip-sized scaffolds for three-dimensional cell cultivation

Het gebruik van microfabricage technologie is een voorwaarde om steigers van reproduceerbare geometrie en constante kwaliteit voor de drie-dimensionale celkweek te creëren. Deze technologieën bieden een breed spectrum van voordelen, niet alleen voor de productie, maar ook voor verschillende toepassingen. De grootte en de vorm van clusters gevormd cel kan worden beïnvloed door de exacte en reproduceerbare architectuur van de microfabricated steiger en dus de verspreiding weglengte van voedingsstoffen en gassen kunnen worden controlled.1 Dit is zonder twijfel een nuttig instrument om apoptose en necrose van voorkomen cellen als gevolg van een onvoldoende voedingsstoffen en gasvoorziening of verwijdering van cellulaire metabolieten. Onze polymeer chip, genaamd CellChip, heeft de afmetingen van 2 x 2 cm met een centrale microstructured gebied. Dit gebied is onderverdeeld in een serie van maximaal 1156 microcontainers met een typische afmeting van 300 m kantlengte voor de kubieke ontwerp (cp-of CF-chip) of van 300 m diameter en diepte voor de ronde ontwerp (r-chip). 2 Tot nu toe was warm pregen of micro spuitgieten (in combinatie met de daaropvolgende moeizame bewerking van de onderdelen) gebruikt voor de fabricage van de microstructured chips. In principe, micro-spuitgieten is een van de weinige polymeer gebaseerde replicatie technieken die, tot nu toe in staat is voor massaproductie van polymeer microstructures.3 Echter, beide technieken hebben bepaalde ongewenste beperkingen als gevolg van de verwerking van een viskeuze polymeersmelt met de generatie van zeer dunne muren of geïntegreerd door middel van gaten. In het geval van de CellChip, dunne onderste lagen zijn nodig om het polymeer perforeren en kleine poriën van de gedefinieerde grootte te bieden naar de cellen te voorzien van kweekmedium, bijvoorbeeld door microfluïdische perfusie van de containers. Om deze beperkingen te overwinnen en de productiekosten hebben we een nieuwe microtechnische aanpak ontwikkeld op basis van een down-schaal thermovormen proces te verminderen. Voor de productie van zeer poreus en dunwandige polymeer chips, gebruiken we een combinatie van zware ionenbestraling, microthermoforming en track etsen. In deze zogenaamde &quot;SMART&quot;-proces (Substrate Wijziging en replicatie door thermovormen) dunne polymere films zijn bestraald met energetische zware projectielen van enkele honderden MeV introductie van de zogenaamde &quot;latente tracks&quot; Vervolgens wordt de film in een rubber elastiek staat gevormd in drie dimensionale delen zonder te wijzigen of te gloeien van de tracks. Na de vorming proces, selectief chemisch etsen zet tenslotte de tracks in de cilindrische poriën van verstelbare diameter.

Watch this Scientific Journal Video about Microfabrication of Chip-sized Scaffolds for Three-dimensional Cell cultivation at JoVE.com

Microfabrication of Chip-sized Scaffolds for Three-dimensional Cell cultivation

We presenteren twee processen voor de microfabricage van poreuze polymeer chips voor drie-dimensionale celkweek. De eerste is hot embossing gecombineerd met een damp van oplosmiddelen lasproces. De tweede maakt gebruik van een recent ontwikkelde microthermoforming proces in combinatie met ion-Track technologie leidt tot een aanzienlijke vereenvoudiging van de productie.

Microfabricage van Chip-en kleinbedrijf Stellingen voor drie-dimensionale celkweek

Using microfabrication technologies is a prerequisite to create scaffolds of reproducible geometry and constant quality for three-dimensional cell ...

Research

JoVE Journal

Biology

Chip-based Three-dimensional Cell Culture in Perfused Micro-bioreactors

Chip-op basis van drie-dimensionale Cultuur van de Cel in doorbloed Micro-bioreactoren

We have developed a chip-based cell culture system for the three-dimensional cultivation of cells. The chip is typically manufactured from ...

Interview: Bioreactors and Surfaced-Modified 3D-Scaffolds for Stem Cell Research

Interview: bioreactoren en ondergedompeld-Modified 3D-Stellingen voor stamcelonderzoek

A Nature Editorial in 2003 asked the question  "Good-bye, flat biology?"  What does this question imply? In the past, many in vitro culture systems,  ...

Electrospinning Fibrous Polymer Scaffolds for Tissue Engineering and Cell Culture

Electrospinning Stapel-Polymer Stellingen voor Tissue Engineering en Cell Culture

As the field of tissue engineering evolves, there is a tremendous demand to produce more suitable materials and processing techniques in order to address ...

Isolation of Mammary Epithelial Cells from Three-dimensional Mixed-cell Spheroid Co-culture

Isolatie van Borst epitheelcellen van drie-dimensionale Mixed-cel Spheroid Co-cultuur

While enormous efforts have gone into identifying signaling pathways and molecules involved in normal and malignant cell behaviors1-2, much of this work ...

An Analytical Tool that Quantifies Cellular Morphology Changes from Three-dimensional Fluorescence Images

Een analytisch instrument dat cellulaire morfologie Veranderingen van Drie-dimensionale Fluorescentie afbeeldingen kwantificeert

The most common software analysis tools available for measuring fluorescence images are for two-dimensional (2D) data that rely on manual settings for ...

Two- and Three-Dimensional Live Cell Imaging of DNA Damage Response Proteins

Twee-en drie-dimensionale live cell imaging van DNA schade respons Eiwitten

Double-strand breaks (DSBs) are the most deleterious DNA lesions a cell can encounter. If left unrepaired, DSBs harbor great potential to generate ...

Mouse Fetal Whole Intestine Culture System for Ex Vivo Manipulation of Signaling Pathways and Three-dimensional Live Imaging of Villus Development

Mouse Fetal Whole Intestine Culture System for Ex Vivo Manipulation of Signaling Pathways and Three-dimensional Live Imaging of Villus Development

Muis Foetale Hele Darm Cultuur System voor<em&gt; Ex Vivo</em&gt; Manipulatie van signaalwegen en Driedimensionale Live-Imaging van Villus Development

Most morphogenetic processes in the fetal intestine have been inferred from thin sections of fixed tissues, providing snapshots of changes over ...

FRET Imaging in Three-dimensional Hydrogels

FRET Imaging in Driedimensionale Hydrogels

Imaging of F&#246;rster resonance energy transfer (FRET)&#160;is a powerful tool for examining cell biology in real-time. Studies utilizing FRET commonly ...

Three-dimensional Reconstruction of the Vascular Architecture of the Passive CLARITY-cleared Mouse Ovary

Drie-dimensionale reconstructie van de vasculaire architectuur van de passieve duidelijkheid-gewist muis eierstok

The ovary is the main organ of the female reproductive system and is essential for the production of female gametes and for controlling the endocrine ...

Adipo-Clear: A Tissue Clearing Method for Three-Dimensional Imaging of Adipose Tissue

Adipo-Clear: Een weefsel Clearing methode voor driedimensionale beeldvorming van vetweefsel

Adipose tissue plays a central role in energy homeostasis and thermoregulation. It is composed of different types of adipocytes, as well as adipocyte ...