Bir bioprinter içine bir HP Deskjet 500 Yazıcı dönüştürmek için kullanılan yöntemlerin açıklaması. Yazıcı membran geçici gözenekler neden canlı hücreler, işleme kapasitesine sahiptir. Bu gözenekler baskılı hücrelerine flüoresan G-aktin dahil olmak üzere küçük moleküller, dahil etmek için kullanılabilir.
Bioprinting doku mühendisliği, doğrudan hücre uygulama terapileri, biyosensör mikroimalat içeren uygulamalar ve önemi geniş bir yelpazede, vardır. Son zamanlarda 1-10, termal mürekkep püskürtmeli baskı Ayrıca gen transfeksiyon için kullanılmaktadır. 8,9 termal mürekkep püskürtmeli baskı işlemi gösterildi geçici hücre canlılığı etkilemeden hücre zarlarını bozabilir. Membranında geçici gözenekler aksi hücre sitoplazmaya, membran geçmesi için çok büyük moleküllere olacaktır. 8,9,11 tanıtmak üzere kullanılabilecek
Burada gösterildiği edilen uygulama hücrelerine floresan etiketli g-aktin monomerlerin birleştirmek için termal mürekkep püskürtmeli baskı kullanılmasıdır. Hücrelere moleküller enjekte etmek için termal ink-jet baskı kullanmanın avantajı tekniği hücreleri için nispeten iyi huylu olmasıdır. Baskıdan sonra 8, 12 Hücre canlılığı, standart hücre PLA benzer olduğu gösterilmiştirting yöntemleri 1,8. Ayrıca, inkjet baskı manuel mikroenjeksiyon çok daha hızlı olan, birkaç dakika içinde hücrelerin binlerce işleyebilir. Baskı tarafından oluşturulan gözenekler yaklaşık iki saat içinde kapatmak için gösterilmiştir. Bununla birlikte, küçük bir protein ve / veya partikülleri hücreler enjekte etmek tekniği sınırlar Bu baskı tekniği ile (~ 10 nm) hazırlandı gözenek büyüklüğü bir sınırlama yoktur. 8,9,11
Standart bir HP Deskjet 500 Yazıcı kaldırıldı 8 yazıcının kapağı, 3, 5. Hücre baskı sağlamak için değiştirilmiş ve kağıt besleme mekanizması mekanik bir kolu kullanılarak bypass oldu. Bir aşamada doğrudan baskı kafası altında mikroskop ve lamelleri yerleştirilmesi için izin vermek için oluşturuldu. Mürekkep kartuşları, açılmıştır mürekkep çıkarıldı ve hücreler ile kullanımdan önce temizlenmiştir. Baskı desen sonra basit bir yazıcı komutu ile yazıcının kontrol standart çizim yazılımı kullanılarak hazırlandı. 3T3 fibropatlamalar, izdiham büyüdü tripsinize ve sonra fosfat süspanse çözünür floresan etiketli g-aktin monomerler ile tamponlu tuzlu edildi. Hücre süspansiyonu mürekkep kartuşu pipetlendi ve hücre hatları cam mikroskop kapak slipleri üzerine basıldı. Canlı hücreler floresan mikroskobu kullanılarak görüntülendi ve aktin sitoplazma boyunca bulundu. Hücreye flüoresan aktin birleştirilmesi kısa zamanlı sitoskeletal dinamiklerinin görüntüleme için olanak sağlar ve geniş bir uygulama alanı için yararlıdır. 13-15
Bioprinting için standart bir mürekkep püskürtmeli yazıcı masaüstü dönüştürme işlemi oldukça zor değildir. En zorlu adım kullanılan yazıcının marka ve modeline bağlıdır kağıt besleme mekanizmasını atlatmak, nasıl belirliyor. Burada tarif edildiği gibi kağıt besleme sensörü mekanik olduğunda Bununla birlikte, bu oldukça basittir. Optik sensörler yem modellerde, diğer teknikleri de kağıt kullanıyor düşünce içine Yazıcı kandırmak için istihdam gerekebilir; bu mikroskop lamı üzerine baskılar ise örneğin, bir yazıcı ile küçük bir kağıt parçası çalıştırabilirsiniz. Kağıt besleme mekanizması atlayarak farklı yazıcı modelleri bu işlemleri uygulayarak en zor adım olması muhtemeldir.
Baskı için lamelleri tutmak için bir sahne inşa zaman, düzgün hizalama ve yükseklik sağlamak önemlidir. Aşaması baskı alanı ortasında yerleştirilmesini coverslip olanak vermelidir. Buna ek olarak, pl gerektiğiyeterli bir yükseklikte as coverslip yazıcı kartuşu için boşluk o bozmadan slayt üzerinden geçmesine izin vermek için. Sahnenin tam yüksekliği yazıcı modeline bağlı olacaktır.
Basılı hücreleri yıkanmasını alamadım sağlamak için, slaytlar hemen ek hücre büyüme ortamı eklendi önce hücre eki için izin vermek için yaklaşık 30 dakika boyunca baskı sonrası bir kuluçka yerleştirildi. Hücreler PBS büyük miktarda hücrelerin kurumasına ve canlı kaldı içeren bir çözüm basıldı çünkü. Hücreler, hücre (5-7, Şekil 1,) içindeki etiketli g-aktin monomerlerin dağılımı görselleştirme floresans mikroskobu kullanılarak görüntülenmiştir. 3T3 fibroblastlar ile baskı zaman, Şekil 5 aktin floresan için hücre daha neden, fakat yüksek parlaklıktaki çizgiler ile sergileyen, temsili bir sonucunu göstermektedir. Floresan hücre iskeletinin içine g-aktin etiketlenen birleşme olduğunusitoskeletal dinamikleri ve hücresel mekaniğinin çalışması için faydalıdır. 12-15 Bu tekniğin bir sınırlaması yaklaşık 10 nm den daha küçük çaplara sahip moleküller ve proteinlerin sadece uygulanabilir olmasıdır.
Bu hücreler, aslında dönüştürülür yazıcı tarafından işlenen edildi sağlamak için, DAPI (PBS içinde 1:5000) saf PBS hacminin yarısına yerine bioink ilave edildi. Flüoresan leke DAPI çekirdek içinde bulunan DNA amino asit zengin porsiyonlar bağlanır. Bu nedenle DAPI baskılı hücrelerin floresan görüntüleme çekirdekler yararlı bir leke olduğunu. Şekil 6 Alexa Fluor 488 (aktin) ve hem de bir bindirme görüntü ile DAPI (nükleus) floresans hem de gösteren bir hücre temsilcisi görüntüsünü gösterir. Şekil 7 de verilmektedir Örnek içine tevdi edilmiş, biyolojik olmayan materyal, çünkü absenc bir floresan olmayacak ederken hücreleri g-aktin monomerler dahil edilmiştir kez floresan olacaktırg-aktin monomerlerin e.
Bioprinting için önemli bir göz bioink için kullanılan sulu bir ortamdır. Bu serum ile standart hücre büyüme ortamını kullanarak tutarsız sonuçlar vermiştir bulunmuştur. Bu büyük olasılıkla serum proteinlerinin tarafından baskı kafası memelerin tıkanmasına bağlıdır. PBS kullanımı baskılı desenler tutarlılığı artmış ve hücre sayısı yatırılır. PBS kullanarak bir dezavantajı hücrelerin uzun süre için askıya bırakılmamalıdır olmasıdır. Ancak, bu örneklerin fibroblastların hücre canlılığını hiçbir değişiklik ile en az bir saat bioink koşullarına tahammül başardık. Bu termal mürekkep püskürtmeli mekanizmalar üzerinden basılan hücreler yüksek canlılık oranına sahip olduğu gösterilmiştir rapor, önceki birkaç bulguları ile tutarlıdır. 2-8
Bu modifiye yazıcı kurulum hücre baskı dışındaki uygulamalar için de kullanılabilir. Gibi kolajen ya fibrone olarak 16-22 matris proteinlerine,ctin, kolaylıkla hücre desenlendirme için yararlı olabilir bu teknik ile yüzeyler üzerine basılabilir. Örneğin, kolajen tip I hattı kalıpları içine büyüme faktörleri gibi matris proteinlerine, diğer moleküllerin, ek olarak in vitro hücre kültürü çalışmalarda. 17 için kullanılabilir hizalanmış kollajen yüzeyler ile sonuçlanacaktır baskılı, güvenilir bir hücre çalışmaları için yüzeyler üzerinde lokalize edilebilir ve potansiyel terapötik uygulamalar. 18
Yukarıdaki adımları açıklanan tasarım önemli bir kısıtlaması, bu yazıcının birden fazla boyutta baskı yeteneğine sahip olmadığıdır. Bu tür iskelesi baskı gibi desenli uygulamalarda kullanım için potansiyel sınırlar. 3D baskı için izin vermek için, özel bir aşamada kullanılmak üzere ihtiyaç duyar. Sahne bioink tabaka-by-katman birikimi için artan yükseklik ayarlı olması gerekir.
Bioprinting doku mühendisliği için verimli ve maliyet etkin bir yöntem olarak söz göstermiştir, Gen transfeksiyon, micropatterning ve mikroarray fabrikasyon 1-12, 16-22 cihaz bu tip gelecekteki uygulamalar da dahil olmak üzere, çok fazladır. Iskeleler üzerine kontrol ve desenli mikro hücresel, hücre sitoplazmaya makromoleküllerin birleşme ve hücrelerin birikimi oluşturulması ve doğal ya da verimli bir şekilde meydana gelmez yapılar.
The authors have nothing to disclose.
Yazarlar hücre baskı için HP DeskJet yazıcılar kullanma fikri Dr Thomas Boland kabul etmek istiyorum. NSF RII-EPS 0903795 ve NIH K25 HL0922280 bu proje için fon.
Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
HP DeskJet 500 | Hewlett-Packard | C2106A | Discontinued from manufacturer. Purchased refurbished DEC Trader. |
HP 26 Black Ink Cartridge | Hewlett-Packard | 51626A | |
Actin from rabbit muscle, Alexa Fluor 488 conjugate, 200 μg | Invitrogen | A12373 | |
Phosphate Buffered Saline (PBS) | MP Biomedicals | ICN1860454 | |
Dulbeccos Modified Eagles Medium (DMEM) | Thermo Scientific | SH3002201 | |
Fetal Bovine Serum | Sigma-Aldrich | F4135 | |
Amphotericin B | Sigma-Aldrich | A2942 | Used at 0.5% in cell culture media |
Penicillin-Streptomycin | Sigma-Aldrich | P4333 | Used at 0.5% in cell culture media |
Unidirectional Flow Clean Bench | Envirco | VLF 797 | Optional housing for keeping printer aseptic |