Name: microfabrication of chip-sized scaffolds for three-dimensional cell cultivation
Uploaded: 2008-05-12T19:12:00
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Die Autoren möchten sich Dirk Herrmann, Oliver Wendt, Siegfried Horn, Hartmut Gutzeit, und Jörg Bohn für ihre substantielle Hilfe über die Lösemitteldampf Schweißen danken. Darüber hinaus möchten wir Michael Hartmann, Alex Gerwald und Daniel Leisen für ihre technische Unterstützung zu bestätigen.

Prozess Sequence # 1: Hot Embossing, Bearbeitungs-und Solvent Vapour Welding Die CellChip in seine kubische Design ist durch Heißprägen oder Mikrospritzguss repliziert. Dafür verwenden wir eine mikromechanische Messing Form mit der inversen Geometrie des Chips. Die Container - in einer regelmäßigen Anordnung von bis bis 1156 Containern angeordnet - eine kubische Design mit einer Kantenlänge von 300 um. Für Heißprägen, ist die Replikation auf einem herkömmlichen WUM02 (Jenoptik Mikrot...

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	<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>

Obwohl etablierten Methoden der Polymer Mikroreplikation, wie Mikro-Spritzguss oder Heißprägen, geeignet zur Herstellung von Mikrostrukturen sind, sind sie nicht wirklich effektiv bei der Herstellung von Mikrostrukturen mit einem integrierten und sehr kontrollierter Porosität, wie es für die CellChip benötigt. Sperrige Strukturen, zB erfordern kostspielige Bearbeitung der Wanddicke für eine anschließende Laser-Perforation reduzieren oder Wände sind vollständig von Track-geätzten Membranen ersetzt werden. SMART ist eine neue und vi...

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

Mit Mikro-Herstellungsverfahren ist eine Voraussetzung für Gerüste reproduzierbarer Geometrie und konstante Qualität für dreidimensionale Zellkultivierung zu schaffen. Diese Technologien bieten ein breites Spektrum von Vorteilen nicht nur für die Fertigung, sondern auch für verschiedene Anwendungen. Die Größe und Form der gebildeten Zellhaufen kann durch die exakte und reproduzierbare Architektur des mikrofabrizierten Gerüst und damit die Verbreitung Weglänge von Nährstoffen und Gasen können controlled.1 werden Dies ist zweifellos ein nützliches Instrument zur Apoptose und Nekrose verhindern beeinflusst werden Zellen auf eine unzureichende Nährstoff-und Gasversorgung oder Entfernung von zellulären Metaboliten. Unser Polymer-Chip, genannt CellChip hat die äußeren Abmessungen von 2 x 2 cm mit einer zentralen mikrostrukturierten Bereich. Dieser Bereich ist in einem Array von bis auf das Jahr 1156 Mikrocontainer mit einer typischen Dimension von 300 m Kantenlänge der kubischen Design (cp-oder CF-Chip) oder von 300 m Durchmesser und Tiefe für die runde Form (r-chip) unterteilt. 2 Bisher war Heißprägen oder Mikro-Spritzguss (in Kombination mit weiteren mühsamen Bearbeitung der Teile) für die Herstellung der mikrostrukturierten Chips verwendet. Grundsätzlich Mikrospritzguss einer der einzigen Polymer basierte Replikation Techniken, die bis jetzt in der Lage ist für die Massenproduktion von Polymer microstructures.3 jedoch ist, haben beide Techniken bestimmte unerwünschte Einschränkungen aufgrund der Verarbeitung einer viskosen Polymerschmelze mit der Erzeugung von sehr dünnen Wänden oder durch Löcher integriert. Im Falle der CellChip werden dünne Bodenschichten notwendig, um das Polymer zu perforieren und bieten kleinen Poren definierter Größe, um Zellen mit Kulturmedium z. B. die Lieferung von mikrofluidischen Perfusion der Behälter. Um diese Einschränkungen zu überwinden und die Herstellkosten wir einen neuen mikrotechnischen Ansatz entwickelt auf der Grundlage eines nach unten skaliert Tiefziehverfahren zu reduzieren. Für die Herstellung von hochporösen und dünnwandigen Polymer-Chips verwenden wir eine Kombination von schweren Ionen Bestrahlung microthermoforming und verfolgen Ätzen. In diesem so genannten &quot;SMART&quot;-Verfahren (Substrat Änderung und Replikation durch Thermoformen) dünner Polymerschichten mit energiereichen, schweren Geschossen von einigen hundert MeV Einführung sogenannter bestrahlt werden &quot;latente Spuren&quot; Anschließend wird der Film in einer gummielastischen Zustand in drei gebildet dimensionalen Teilen ohne Änderung oder Glühen des Tracks. Nach der Umformung, selektive Ätzen schließlich wandelt die Tracks in zylindrische Poren von einstellbaren Durchmesser.

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

Wir präsentieren zwei Prozesse für die Mikrofabrikation von porösen Polymer-Chips für dreidimensionale Zellkultivierung. Die erste ist Heißprägen mit einem Lösemitteldampf Schweißverfahren kombiniert. Die zweite nutzt ein neu entwickeltes microthermoforming Prozess mit Ionen-Track-Technologie führt zu einer wesentlichen Vereinfachung der Herstellung kombiniert.

Microfabrication der Chip-Größe Gerüste für die dreidimensionale Kultivierung der Zellen

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-basierte dreidimensionale Zellkultur in perfundierten Micro-Bioreaktoren

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

Forschung

Biologie

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

Interview: Bioreaktoren und Aufgetaucht-Modified 3D-Gerüste für Stammzellforschung

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

Elektrospinnen Faserige Polymer Gerüste für Tissue Engineering und 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

Isolierung von Brustepithelzellen aus dreidimensionalen Mixed-Zelle Spheroid Co-Kultur

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

Ein analytisches Werkzeug, das zelluläre Morphologie Änderungen von Dreidimensionale Fluorescence Images Quantifiziert

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

Zwei-und dreidimensionale Live Cell Imaging der DNA-Reparatur-Proteine

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

Maus Fetal ganze Darm-System für Kultur<em&gt; Ex-vivo-</em&gt; Manipulation von Signalwegen und dreidimensionale Live-Imaging von Zotte Entwicklung

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 im dreidimensionalen Hydrogelen

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

Dreidimensionale Rekonstruktion der vaskulären Architektur des Eierstocks Passive Klarheit geclearte Maus

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: Ein Gewebe Clearing-Methode für die dreidimensionale Darstellung von Fettgewebe

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