13 лет в современную эпоху электромобилей Америка не приблизилась к стандарту зарядки
May 06, 202313 лет в современную эпоху электромобилей Америка не приблизилась к стандарту зарядки
Jun 28, 2023Контракт на сумму 1,7 миллиона долларов показывает, что Иран
Nov 21, 2023Ford Transit 2023 года нужен новый топливный бак, иначе он может протечь
Dec 24, 2023Руководство по Honda SCL500 2023 года • Мотоцикл Total
Jun 14, 2023Гидрогель
Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 17781 (2022) Цитировать эту статью
3198 Доступов
6 цитат
2 Альтметрика
Подробности о метриках
Микрофлюидные устройства, сочетающие внеклеточную матриксную среду, клетки и физиологически значимую перфузию, являются предпочтительными в качестве платформ для культивирования клеток. Мы разработали платформу для микрожидкостной культуры клеток на основе гидрогеля, загружая инкапсулированные в гидрогель полиэтиленгликоля (ПЭГ) клетки глиобластомы U87 в закрытые мембраной лунки в полидиметилсилоксане (ПДМС). Многослойная микрофлюидная система культивирования клеток сочетает в себе ранее описанные конструктивные особенности в конфигурации, которая загружает и биомиметически перфузирует двумерный массив камер для культивирования клеток. Одно измерение массива питается от микрофлюидного генератора градиента концентрации (MCGG), в то время как ортогональное измерение обеспечивает каналы загрузки, которые заполняют ряды камер клеточной культуры в отдельном слое. В отличие от типичных древовидных смесителей MCGG, дробное серийное разбавление на 1, ½, ¼ и 0 от начальной концентрации растворенного вещества достигается за счет регулировки ширины входных микроканалов. Гидрогели эффективно и воспроизводимо загружаются во все лунки, а клетки равномерно распределяются по всему гидрогелю, сохраняя жизнеспособность > 90% до 4 дней. В анализе скрининга лекарственных средств измеряют диффузию темозоломида и кармустина к инкапсулированным в гидрогель клеткам U87 из перфузионного раствора и строят кривые «доза-реакция», демонстрируя их полезность в качестве in vitro имитатора микроокружения глиобластомы.
Почти 97% лекарств, разработанных для лечения онкологических заболеваний, терпят неудачу в ходе клинических испытаний из-за использования неадекватных моделей лекарств, в частности моделей двумерных (2D) клеточных культур in vitro1. Хотя 2D-модели клеточных культур in vitro удобны в использовании, они не отражают должным образом сложное микроокружение опухоли, поскольку на поведение клеток влияет плоская морфология обычно используемого жесткого плоского пластика2,3. Чтобы решить проблемы, связанные с двумерными моделями клеточных культур, произошел сдвиг в сторону трехмерных (3D) моделей культур раковых клеток как более физиологически значимых имитаторов микроокружения опухоли4. В целом, 3D-модели опухолей могут принимать различные формы, такие как сфероиды, органоиды или матричные культуры и совместные культуры, и это лишь некоторые из них5,6. Чтобы усложнить и повысить физиологическую значимость, 3D-модели опухолей можно комбинировать с микрофлюидными устройствами, чтобы обеспечить перфузию или имитировать васкуляризацию7. Микрофлюидные системы, сочетающие клетки, внеклеточный матрикс и перфузию, хорошо имитируют микроокружение опухоли in vivo, имеют низкую стоимость и воспроизводимость, позволяют использовать небольшие объемы культуры и имеют контролируемую конструкцию, которую можно оптимизировать для желаемого применения8. 9. Системы культивирования клеток на основе перфузии обеспечивают клетки питательными веществами и удаляют метаболические отходы таким образом, чтобы имитировать массотранспорт in vivo и поддерживать растворимые факторы в концентрациях, близких к биологическим10. Кроме того, в микрофлюидных системах можно создавать временные и пространственные градиенты, что еще больше увеличивает их ценность в качестве платформ для скрининга лекарств8. Однако разработка и эксплуатация надежной микрофлюидной перфузионной системы для 3D-культуры прикрепленных клеток млекопитающих является сложной задачей3. Проблемы могут быть связаны с конструкцией устройства, например, выбором подходящей конфигурации культуры, материалов или изготовления микрофлюидной сети, или чисто техническими, например, стерилизация, засев клеток в устройство, оптимизация массопереноса и напряжения сдвига потока для максимизации жизнеспособности клеток. и избегать пузырьков воздуха в перфузионных каналах.
Градиентные смесители были разработаны для микрофлюидных систем, которые можно использовать для перемешивания на чипе для подачи дискретных концентраций растворимых факторов в системы клеточных культур, которые можно использовать для поддержания клеток, дифференциации стволовых клеток или ответа на различные биологические вопросы11. Многие из этих микрофлюидных смесителей используют древовидные структуры с несколькими этапами, которые требуют полного перемешивания перед окончанием каждого этапа8,12,13, что аналогично конструкции, используемой здесь. Формирование градиента на кристалле исключает возможность ошибок при пипетировании, снижает вероятность загрязнения и позволяет использовать меньшее количество микрофлюидных входов, что упрощает настройку по сравнению с микрофлюидными устройствами с внешними градиентами14,15.