用于成bioprinter转换的HP DeskJet 500打印机的方法的描述。打印机是能够处理活细胞,这将导致膜的瞬态毛孔。这些孔隙可以利用纳入印刷的细胞,包括荧光灯的G-肌动蛋白,小分子。
,热喷墨打印bioprinting具有广泛的应用和意义,包括组织工程,细胞直接应用疗法和生物传感器的微细1-10最近也被用于基因转染。8,9热喷墨印刷过程中被证明暂时中断的细胞膜,在不影响细胞活力。在膜的瞬态毛孔可以用来引进的分子,这本来是太大,通过细胞膜,进入细胞的细胞质中,8,9,11
这里展示的应用是利用荧光标记的G-肌动蛋白单体掺入到细胞的热喷墨打印。使用热喷墨打印注入细胞分子的优点是,该技术是相对良性的细胞。,8,12印刷后的细胞活力,已被证明是类似的,以标准单元解放军婷方法1,8。此外,喷墨印刷可以在数分钟内处理数以千计的细胞,这是比手动显微注射快。印刷所创建的毛孔已被证明约两小时内关闭。然而,有一个创建印刷技术,这就限制了小的蛋白质和/或颗粒细胞注射技术(10纳米)的孔隙大小的限制。8,9,11
修改了一个标准的HP DeskJet 500打印机,使细胞印刷。3,5,8打印机盖被删除,送纸机制是绕过使用机械杠杆。一个阶段是创建允许直接打印头下放置载玻片和盖玻片。打开墨盒,墨水被拆除和清理之前使用细胞。印花图案是使用标准的绘图软件,然后通过一个简单的打印命令的打印机控制。 3T3纤维爆炸分别增长汇合,胰酶消化,然后进入磷酸盐水溶性荧光标记的G-肌动蛋白单体悬浮缓冲盐水。细胞悬液滴加入墨盒,印到玻璃显微镜盖玻片的细胞系。使用荧光显微镜的活细胞成像和肌动蛋白被发现在整个细胞质中。进入细胞内的肌动蛋白荧光团允许短时间的细胞骨架的动态影像,并为广泛的应用范围非常有用。13-15
也不是特别困难的过程转换为bioprinting一个标准的喷墨桌面打印机。最具挑战性的一步是确定如何绕过进纸机制,这是取决于打印机的品牌和模型。然而,这是相对简单时,进纸传感器是机械此处所述。对于饲料用光学传感器的型号,其他技术可能需要采用欺骗,以为它是使用纸的打印机,例如,可以通过打印机的运行,而它在显微镜幻灯片打印的小纸条。旁路送纸机制是不同型号的打印机在应用这些程序可能是最困难的一步。
在建设阶段举行印刷盖玻片,它是重要的,以确保正确的路线和高度。该阶段应允许被放置在中间的印刷面积的盖玻片。此外,它应该PL王牌盖玻片,在适当的高度,使墨盒间隙过而不破坏它的幻灯片。该阶段的确切高度将取决于打印机型号。
为了确保印刷细胞没有得到冲走被放置在一个孵化器,幻灯片后立即打印约30分钟,使细胞附着前增加了额外的细胞生长介质。因为细胞被印在一个解决方案,包括大量的PBS没有干细胞仍然可行。细胞成像使用荧光显微镜,以可视化的标签G-肌动蛋白在细胞内的单体( 图1,5-7)的分布。 3T3成纤维细胞打印时, 图5显示了一个有代表性的结果,与肌动蛋白导致细胞发出荧光,但展示增加亮度线。荧光标记的G-肌动蛋白细胞骨架成立细胞骨架动力学和细胞力学的研究非常有用。12-15这种技术的局限性在于它是只适用有直径小于约10纳米的分子和蛋白质。
为了确保细胞实际上被转换打印机处理的DAPI(1:5000)在PBS添加到bioink纯PBS量的一半的地方。荧光染色的DAPI结合氨基酸丰富的DNA位于细胞核中的部分。因此的DAPI是一个有用的污渍印刷细胞荧光成像原子核。 图6显示了双方的Alexa Fluor 488(肌动蛋白)和荧光的DAPI(核),两者的叠加图像显示的单元格的形象代表。 图7还说明了如何细胞会发出荧光,一旦G-肌动蛋白单体已被纳入非生物材料已进入样品存放不会因为的absenc的荧光E G-肌动蛋白单体。
一个重要的考虑因素bioprinting,是被用于bioink的水介质。结果发现,使用标准血清细胞的生长介质产生不一致的结果。这很可能是由于血清蛋白的打印头喷嘴堵塞。使用的PBS提高了印刷图案的一致性和沉积的细胞数量。用PBS的一个缺点是,不应悬挂在长时间离开细胞。然而,在这些例子中的成纤维细胞能够容忍没有改变细胞活力至少一个小时的bioink条件。这是与前几个结果,报告说,通过热喷墨机制印制的细 胞已被证明具有较高的可行性率一致。2-8
此修改打印机设置可用于细胞印刷以外的应用程序。16-22矩阵的蛋白质,如胶原蛋白或fibronectin,可以很容易地印上使用这种技术,它可以是有用的细胞图案的衬底。例如,型胶原,我把线条图案印刷,会导致排列的胶原蛋白,可用于在体外细胞培养的研究17。基板除了基质蛋白,其他的分子,包括生长因子,可以可靠地本地化基板上细胞研究和潜在的治疗应用18。
在上述步骤中所述的设计的一个主要限制是,这台打印机是不能够在多个维度打印。这就限制了使用,如脚手架印刷图案的应用潜力。为了让3D印刷,需要使用一个专门的阶段。该阶段需要有增量调整高度层层沉积bioink。
bioprinting作为组织工程的效率和成本效益的方法的承诺基因转染,缩微和芯片制造1-12,16-22这种类型的设备,未来的应用有很多,包括:支架细胞微环境控制和图案,纳入细胞的细胞质中的大分子,细胞沉积的创作上。结构不发生自然或有效的。
The authors have nothing to disclose.
笔者想承认博士托马斯·博兰细胞印刷使用HP DeskJet打印机的想法。从NSF,RII-EPS 0903795和NIH K25中HL0922280项目提供资金。
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 |