תמונה מונחה, ייצור מבוסס-לייזר של רשתות Microfluidic הנגזרות דם
Summary
This protocol outlines the implementation of image-guided, laser-based hydrogel degradation to fabricate vascular-derived, biomimetic microfluidic networks embedded in poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) hydrogels. These biomimetic microfluidic systems may be useful for tissue engineering applications, generation of in vitro disease models, and fabrication of advanced “on-a-chip” devices.
Abstract
פרוטוקול מפורט זה מתאר את יישום מונחי תמונה, השפלה הידרוג'ל מבוססי לייזר עבור ייצור של רשתות microfluidic הנגזרות וסקולרית מוטבע הידרוג PEGDA. כאן אנו מתארים יצירת מסכות וירטואליות המאפשרות שליטה מונחה ליזר תמונה; photopolymerization של הידרוג'ל PEGDA micromolded, מתאים ייצור רשת microfluidic ואת זרימת לחץ מונחה ראש; ההתקנה והשימוש מיקרוסקופ confocal סריקת לייזר זמינים מסחרית זיווג עם פעמו Ti femtosecond: לייזר S לגרום השפלה הידרוג'ל; ואת ההדמיה של רשתות microfluidic מפוברקות באמצעות מיני פלורסנט מיקרוסקופיה confocal. חלק גדול מן הפרוטוקול מתמקד ההגדרה הנכונה והיישום של מאקרו תוכנת מיקרוסקופ מיקרוסקופ, כמו אלה הם צעדים מכריעים באמצעות מיקרוסקופ מסחרי למטרות ייצור microfluidic המכילים מספר המורכבויות. המרכיב מודרך הדימוי של techniqu זהדואר מאפשר ליישום ערימות תמונת 3D או מודלי 3D שנוצר על ידי משתמש, ובכך לאפשר לעיצוב microfluidic יצירתי עבור הייצור של מערכות microfluidic המורכבות של כמעט כל תצורה. עם השפעה צפויה בהנדסת רקמות, השיטות המתאימות בפרוטוקול זה יכול לסייע בייצור של מבני microtissue biomimetic מתקדמים עבור יצורים ו-אדם על-a-chip מכשירים. מאת מחק את האדריכלות, tortuosity המורכבת, גודל, וצפיפות in vivo כלי הדם, תהליכי הובלה ביולוגיים חיוניים יכולים להיות משוכפלים שני המושגים הללו, מה שמובילים דוגמנות במבחנה מדויקת יותר על הפרמקוקינטיקה סמים ומחלות.
Introduction
מערכת כלי הדם, מורכבת משני לימפטי cardiovasculature, הצורות ביותר רשתות צפופות חיוניות להובלת חומרי מזון וחמצן ולמען הסרת פסולת המטבולית. בהתאם לכך, תאים השוכנים ברקמות vascularized הם אף פעם לא יותר מ 50-100 מיקרומטר הרחק מספינת 1. היכולת לשחזר באדריכלות וסקולרית vivo במבחנה היא קריטית מודל מדויק vivo בתהליכי הובלה באמצעות מבנים מהונדסים. עם כונן אחרון לפתח איבר על שבב התקנים 2 עבור תפוקה גבוהה סמי הקרנת 3,4 ומחלות דוגמנות 5,6, שיטות ליצור רשתות microfluidic כי לשחזר in vivo-כמו תחבורת ב הידרוג הסינטטי או טבעי ציור עניין משמעותי. כדי לשפר את ביומימטיקה microtissues של בשימוש במכשירים אלו, פיתחנו שיטה השפלה הידרוג'ל דימוי מודרך, מבוססי לייזר אשר מנצל שלוש dimensional (3D) תמונת ערימות של כלי דם יליד כתבניות כדי ליצור רשתות microfluidic נגזרת וסקולרית המוטבעת PEGDA הידרוג 7. פרוטוקול זה מתאר את השימוש במיקרוסקופ ליזר confocal סריקה זמין מסחרי מצויד ליזר פעמיו femtosecond לפברק נגזר-וסקולרית, רשתות microfluidic biomimetic ב הידרוג PEGDA באמצעות מונחי מערכות הדמיה, שפלה מבוססת ליזר.
גישות שוטפות fluidize הידרוג כוללות אינדוקציה של vasculogenic 8-10 או טכניקות 10-12 האנדותל תא עצמי הרכבת microfabrication angiogenic ליצור ערוצים מוגדרים מראש עבור endothelialization 13-16. בעוד רשתות עצמיות התאסף לשחזר את הצפיפות ואדריכלות מורכבת של microvasculature, הם לעתים קרובות יותר חדירים מאשר רשתות vivo ב 11,17,18 אשר עשוי להיות בעייתיים בתחבורת דוגמנות עבור יישומי הקרנה בסמים. רשתות עצמית התאספו מורכב physiologically רלוונטי, כלים בגודל נימים, אבל הם יכולים להיות קשים לשלב עם זרימת נוזל בתפזורת בשל מגבלות ביצירת כלי עורקיק בגודל גדול יותר. מאחר ואין שליטה ישירה על ההרכבה של רשתות אלה, הארכיטקטורה הסופית יכולה להשתנות ממדגם לדגום, מה שהופך אותו קשה לייצר רשתות שוב ושוב עם תכונות זרימה ותחבורה אותו הנוזל.
כדי ליצור 3D, רשתות microfluidic-מוטבע הידרוג'ל עם גיאומטרית דיר ואדריכלות מוגדרת היטב, מספר טכניקות microfabrication פותחו, כולל הרכבת מודולרי 13, הדפסת 3D של חומרי הקרבה 16, הרכבה ישירה לכתוב 14, מכל עברי הדפסה 15. יישום שיטות אלו, אדריכלות microfluidic, ולכן תכונות נוזלי זרימה ותחבורה, יכול להיות מפוברק שוב ושוב על פני מבנים רבים. המגבלה העיקרית של גישות אלה, עם זאת, היא חוסר היכולת ליצור microfרשתות luidic עם תכונות נימים בגודל, 4 עד 10 מיקרומטר 19. רוב טכניקות microfabrication מוגבלות לעתים קרובות תכונות החל 150 עד 650 מיקרומטר בקוטר 13,16. כמה טכניקות קיימות מסוגלות לייצר רשתות היררכיות עם ערוצי פני מגוון בקוטר רחב, 10 עד 300 מיקרומטר להרכבה ישיר לכתוב 14, ו -18 כדי 600 מיקרומטר להדפסת omnidirectional 15, אך הם מוגבל ביכולת שלהם לייצר רשתות צפופות או לייצר רשתות microfluidic מרובות בסמיכות בתוך אחת לבנות 7.
כדי להתגבר על כמה מגבלות אלה, פיתחנו טכניקה השפלה הידרוג'ל דימוי מודרך, מבוססי לייזר המאפשר ייצור הדיר של biomimetic, רשתות microfluidic היררכית כי לשחזר את הארכיטקטורה של microvasculature in vivo. כדי לעשות זאת, 790 ננומטר, 140 femtosecond (FS) לייזר פעמו ההפעלה ב 80 MHz הוא i רסטר-סרקn הרצויה במקומות 3D בתוך הידרוג'ל, כפי שהוגדר על ידי תמונות של כלי הדם בגוף החי. אנו משערים כי התהליך השפל פועל באמצעות ההתפלגות האופטית-induced הליזר של מים, היווצרות הפלזמה כתוצאה, הרחבת thermoelastic המהירה הבאה של מים, והפגיעה ברמה המקומית של הידרוג'ל כמו המים מתרחבים 20. מנגנון זה שונה מעט מן השפלה מבוססת ליזר של הידרוג מבוסס חלבון 21-24. בניגוד PEGDA, אשר יש multiphoton חתך נמוך, חלבונים יש לעתים קרובות multiphoton גדול חתך ולכן מפורק באמצעות שבירה כימית multiphoton נגרמת קליטה 23. כדי ליצור רשתות microfluidic מונחי תמונה, תריס הליזר נשלט על ידי מסכות וירטואליות הנגזרת תמונה, אשר מורכבות מפסיפס של אזורים של עניין 9 המגדירים את ארכיטקטורת microfluidic. בגישה זו, אנו הדגמנו את היכולת לפברק microfluid biomimetic 3D נגזר וסקולריתרשתות ic, אשר לשחזר את הארכיטקטורה הצפופה ומפותלת של כלי דם in vivo, כדי מקומית לשלוט הנקבוביות של הידרוג על ידי שינוי כמות האנרגיה המועברת במהלך שפלה. יש לנו גם הצלחנו לייצר שתי רשתות microfluidic עצמאיות המשתלבות בסמיכות (15 מיקרומטר) אבל אף פעם לא להתחבר 7 ישירות. יש לנו גם הוכיח את יכולתו endothelialize microchannels לייזר מושפל דרך functionalization השפלה פוסט עם רצף הפפטיד ligating integrin, ארגינין-גליצין-אספרטית חומצה-סרין (rgds), כדי לקדם את הידבקות תא האנדותל ו לומן היווצרות 7.
עם פרוטוקול זה, הדור של רשתות microfluidic מורכבים הידרוג PEGDA מתאפשר באמצעות מונחי תמונה, שפלה מבוססת ליזר באמצעות מיקרוסקופ זמין מסחרי נגיש בקמפוסים רבים. ככל שתהליך השפלה מונחה על ידי מסכות דיגיטליות, וירטואליות, Fabrica זהטכניקת tion היא נוחה עבור עיצוב יצירה של רשתות microfluidic, המאפשר את השימוש בו במגוון רחב של יישומים. אנו צופים כי השיטה המתוארת כאן תהיה כדאית ביותר בעיצוב מכשירים יצורים ואנושיים-על-שבב biomimetic יכולת שכפול תהליכים ביולוגיים חשובים תחבורה בתחבורת תרופת דוגמנות 2. טכניקת ייצור זו עשויה גם להיות עניין של דור מודלים במבחנה המחלה, כולל גרורות סרטן 5,6 ומודלים המחסום שבין הדם למוח 25. כפי שפלה הידרוג'ל מבוסס ליזר כבר השתמשה בעבר כדי ליצור מסלולים עבור הדרכתו של תולדה עצבית 21-23, הארכת מונחי התמונה של טכניקה זו יכולה להיות שימושית אסטרטגיות הנדסת רקמות מתקדמות למצב תאי סידורי מרחביים 3D המוגדר על ידי משתמש.
Protocol
Representative Results
Discussion
הקריטיים דריסה של הפונקציות הסטנדרטיות של תוכנת מיקרוסקופ כדי לאפשר את השימוש במסכות וירטואליות עבור מונחי תמונה, שפלה מבוססת ליזר, המאקרו מיקרוסקופ חייב להיות התקנת מניפולציות בזהירות. כיצד ממשקי התוכנה מיקרוסקופ עם המאקרו מיקרוסקופ יכולים לפעמים להיות מנוגדים, ומאמצים רבים הושקעו בקביעת ההגדרות האופטימליות בשתי התוכניות לפתח שיטה זו. הבנה כללית של שימוש במיקרוסקופ confocal ליזר סריקה בסיסית מומלצת, במיוחד עם "הבמה" ו- "הפוקוס" חלונות למציאה ונכונה מיצוב הידרוג'ל ב x, y, z וממדים, לפני שתנסה שפלה מבוססת ליזר. בנוסף, הייצור של ערוץ כניסה הוא קריטי הפרוטוקול; מיני פלורסנט מושעים חייבים להיות מסוגלים להיכנס מערכות microfluidic עבור הדמיה מוצלחת ואפיון רשת. חשוב לציין כי פרוטוקול זה חל על ספציפי laser-מיקרוסקופ סורק confocal מוגדר עם לייזר פעמו femtosecond ספציפיים, שבהם פועלות גירסאות ספציפיות של תוכנה מיקרוסקופ ואת המאקרו מיקרוסקופ (ראה פירוט רשימה של חומרים / ציוד ספציפי). גילינו כי גרסאות חדשות יותר של מאקרו מיקרוסקופ חסרים מלאה פונקציונליות הנדרשים לשליטה מונחה לייזר התמונה. בעוד פלטפורמות מיקרוסקופ אחרות ומקורות ליזר פעמו יכולים לשמש, פרוטוקול זה מתייחס באופן ספציפי במערכת זו ויהיה צורך לבצע שינוי על פי הפלטפורמה, מקור ליזר, ותוכנה מיושמת. העקרונות שבבסיס בכל פרוטוקול זה עדיין חלים, עם זאת.
שינוי פוטנציאל לפרוטוקול זה כרוך בשינוי הרכב הידרוג'ל. הנה, השתמשנו 5% wt, 3.4 הידרוג kDa PEGDA, אבל שפלה מבוססת ליזר (למטרות מלבד דור רשת microfluidic) יושם כדי לבזות הוא הידרוג סינטטיים וטבעיים, כולל הפיברין PEGylatedעוגן 21,22, חלבון משי הידרוג 23, ו -24 קולגן. התאמת כוח לייזר, מהירות סריקה, המרווח בין-פרוסות Z, ומספר חזרות יסייעו בקביעת הפרמטרים האופטימלי לפברק רשתות microfluidic בניסוחים הידרוג'ל אחרים.
מגבלה נוכחית אחת של הטכניקה היא ההיקף הכולל של הידרוג'ל שיכול להיות מושפל בסכום ריאלי של זמן. כדי ליצור חללים פתוחים או תכונות microfluidic בתוך הידרוג'ל, הלייזר להתעכב זמן חייב להיות בבית או מעל 8.96 מיקרו-שניות / פיקסל (או ומהירות סריקה לייזר של 0.021 מיקרומטר / מיקרו-שניות) בעת שימוש השטף לייזר של 37.7 NJ / מיקרומטר 2. עם הגדרות אלה, זה לוקח 1.4 שעות כדי לבזות כלי בתוך נפח 0.014 מ"מ 3 (כפי שניתן לראות באיור 1). שימוש להתעכב זמן לייזר של 4.48 מיקרו-שניות / פיקסל או מתחת, האנרגיה מועברת לא מספיק השפלה מלא של ניסוח הידרוג'ל משמש כאן. הטמעת הידרוג'ל שונהרכב יכול להתגבר על מגבלה זו. שימוש ג'לים photolabile המכיל רכיבים רגישים לאור 34-36 או הידרוג'ל שיש חתכי multiphoton הגדול 21-24 הם אפשרויות טובות שתאפשרנה את השימוש באנרגיה פחות ו תבאנה שפלה מהר. לעניין מגבלות ממדים, תכונות כבר מפוברקות עד 1.5 מ"מ עמוק בתוך הידרוג'ל 7. השגת העומק היא פונקציה של מרחק העבודה של אובייקטיבית ניתן להגדיל באמצעות מטרות מרחק עבודת אולטרה ארוכות אופטימיזציה עבור הדמית vivo. ערוץ הנמדד הקטן 7 שנוצר באמצעות מטרת טבילה במי 20X (NA1.0) הייתה ברוחב של 3.3 מיקרומטר ועומק של 8.9 מיקרומטר, אשר הוא שוה עם הגודל של הערוצים הקטנים שנוצרו באיור 1. בעוד מעבדות אחרות השתמשו מטרות NA נמוכות 21,23,24, אנו צופים כי רשתות microfluidic עם תכונות קטנות יכולות להיות שנוצרו באמצעות גבוהאה NA מטרות על חשבון מרחק עבודה מופחת. אולם בסופו של דבר, ההחלטה של הטכניקה היא פונקציה של הפונקציה להפיץ את הצבע של קרן לייזר ממוקדת, המאפיינים סריקת לייזר, כמות האנרגיה המועברת על ידי לייזר, ואת המאפיינים לייזר הקליטה של החומר להיות מושפל.
יתר על כן, תכונות ליזר (מהירות, השטף, המרווח בין מסכות וירטואליות, ומספר החזרות) חייב להיות מותאמים המבוסס על מאפייני הידרוג'ל (צפיפות crosslink, macromer / משקל מולקולרי מונומר, אחוזים במשקל, וסוג הידרוג'ל: חלבון מבוסס לעומת סינתטיים ), כמו אלו ישנו מטבעו אינטראקציות עם הליזר וכך ההחלטה הסופית של התהליך. כמו האנרגיה מועברת מושפע גם על ידי המטרה בשימוש, אופטימיזציה נוספת נדרשת בעת מעבר בין היעדים. עם כל הכבוד העלויות הכרוכות, גישה מיקרוסקופ עם לייזר פעמו נדרש, ובעוד objec רבים ושוניםעזרי למידה ניתן להשתמש, אלה עם NA גבוהה מרחק עבודה ארוך (הדמית in vivo) יכולים להיות יקרים.
מעל ומעבר הפרוטוקול המפורט כאן, רשתות microfluidic שנוצרו באמצעות טכניקה זו יכולה להיות פונקציונליות גם עם ייצור שלאחר ערוץ פפטידים-דבק תא כדי לגרום הדבקת תא האנדותל ו לומן היווצרות 7. בנוסף, השילוב של רצפי פפטיד מתכלה תא עיקר החומר 9 לפני לתעל שפלה עלול לאפשר לחקר נדידת תאים לתוך ודרך הידרוג'ל. לקבלת הרחפה רציפה של רשת microfluidic בתוך הידרוג'ל, הידרוג ניתן photopolymerized בהתקנים fluidic גדול או מעטה, כפי שמודגם איורים 2 ו 3 7.
הדור של רשתות כלי דם באמצעות הרכבה עצמית vasculogenic או angiogenic 8-12 מספק גישה פשוטה לגרום vascularization ברחבי נפח הידרוג'ל גדול יחסית. גישה זו אמנם גורמת רשתות fluidic perfusable, קשה לשלוט על גודל ישירות, tortuosity, צפיפות, ואדריכלות ברשת הכוללת. בשל מגבלה זו, פרופיל הזרימה ושיעורי גזירה בכלי הדם עשוי להיות שונים בין ניסויים. לחלופין, טכניקות microfabrication 13-16 לאפשר שליטה ישירה על ארכיטקטורת רשת אבל הם מוגבלים לעתים קרובות על ידי חוסר היכולת שלהם ליצור קטנים, ערוצים בגודל נימים או הייצור של רשתות צפופות המחקות באדריכלות וסקולרית vivo. בעוד טכניקת השפלה הידרוג'ל מבוססי לייזר המפורטים כאן כבר לשנות את ייעודו החדש לייצור microfluidic, הוא מתגבר בו זמנית הן את השליטה אדריכלי ומגבלות מבוססי גודל של שיטות microfabrication הקיימים על ידי המאפשר יצירת רשתות microfluidic biomimetic 3D כי לשחזר את הצפיפות, tortuosity, גודל טווח, ועל אדריכלות הכוללתדואר של כלי דם בגוף חי. יתר על כן, רשתות fluidic מרובים יכול להיווצר הידרוג יחיד, המאפשר חקר התחבורה הבין-רשת 7. עבור יישומי הנדסת רקמות כי שואף יותר מקרוב לשכפל בתהליכי ההובלה vivo במבחנה, רשתות microfluidic-מוטבע הידרוג'ל נפתרו מאוד המפורטות כאן הן גם מתאימות. אנו צופים כי פרוטוקול זה יהיה מועיל בפיתוח בונה רקמות שיותר במדויק לחקות in vivo תחבורה לצריכה כמכשירי הקרנה בסמים במודלי מחלה במבחנה.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors thank Dr. Jeff Caplan and Mr. Michael Moore at the Delaware Biotechnology Institute Bio-Imaging Center for their support with confocal microscopy. Access to microscopy equipment was supported by the National Institutes of Health (NIH) shared instrumentation grants (S10 RR0272773 and S10 OD016361) and the State of Delaware Federal Research and Development Grant Program (16A00471). This research was supported by grants from the Institutional Development Award (IDeA) from the NIH National Institute of General Medical Sciences (P20GM103446), the American Cancer Society (14-251-07-IRG), the University of Delaware Research Foundation (14A00778), the Cancer Prevention and Research Institute of Texas (CPRIT) (RR140013), and the NIH National Library of Medicine (4 R00 LM011390-02).
Materials
| MATLAB | Mathworks | R2015a | named "programming software" in protocol; refer to source 9 for details on algorithm |
| FIJI (Fiji is Just Image J) | NIH | version 1.51a | named "image processing software" in protocol |
| LSM 780 Confocal Microscope | Zeiss | named "laser-scanning confocal microscope" in protocol; for laser-based hydrogel degradation | |
| Zen 2010B SP1 | Zeiss | release version 6.0 | named "microscope software" in protocol; for use on Zeiss LSM-780 |
| Multitime, 2010 | Zeiss | v16.0 | named "microscope macro" in protocol; for use on Zeiss LSM-780 (in conjunction with Zen) |
| Objective W Plan-Apochromat 20x/1.0 DIC D=0.17 M27 75mm | Zeiss | 421452-9880-000 | for use on Zeiss LSM-780 |
| Chameleon Vision II Modelocked Ti:S Laser | Coherent | named "high-powered pulsed laser" in protocol | |
| Sodium chloride | Sigma-Aldrich | S5886-1KG | |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H3375-250G | |
| Triethanolamine (TEOA) | Sigma-Aldrich | 90279-100ML | flammable; skin and eye irritant; work with in a fume hood |
| Sodium hydroxide | Sigma-Aldrich | S5881-500G | |
| 150 mL Vacuum Filtration Cups with 0.2 µm PES Membrane | VWR | 10040-460 | |
| PEGDA | synthesized in house | refer to source 33 for synthesis methods; store under argon | |
| Eosin Y disodium salt | Sigma-Aldrich | E6003-25G | |
| 1-vinyl-2-pyrrolidinone (NVP) | Sigma-Aldrich | V3409-5G | store under argon; carcinogenic; work with in a fume hood |
| 3M Double Coated Tape, 9500PC, 6.0 mil | Thomas Goldkamp | 37728 | |
| Flexmark 90 PFW Liner | FLEXcon | FLX000620 | backing for handling of double coated tape |
| Model SC Plotter (adhesive cutter) | USCutter | SC631E | used to cut adhesive in ring shapes to connect coverslips to petri dishes |
| 60 mm Petri Dish with 20 mm Hole | MatTek Corporation | P60-20-F-NON | |
| High Intensity Illuminator (white light source) | Fiber-Lite | 4715MS-12WB10 | |
| Power Meter | Newport | 1916-R | detect power at 524 nm when using white light source |
| Slim Profile Wand Detector | Newport | 918D-ST | for use with power meter |
| Sylgard 184 Silicone Elastomer Kit | Dow Corning | 3097358-1004 | used to make PDMS molds; refer to source 7 for methods |
| TMPSA-Functionalized #1.5 Coverslips, 40 mm Round | synthesized in house | refer to source 7 for methods | |
| Dextran, Fluorescein, 2,000,000 MW, Anionic, Lysine Fixable | Life Technologies | D7137 | can use alternative tagged dextrans; 2000 kDa does not diffuse readily into a 5% 3.4kDa PEGDA hydrogel |
| 1 mL Syringe, Luer-Lok | BD | 309628 | |
| Acrodisc Syring Filter, 0.2µm Supor Membrane, Low Protein Binding | Pall | PN 4602 | |
| sticky-Slide VI0.4 | Ibidi | 80601 | microfluidic devices that can be used to house hydrogels |
References
- Baish, J. W., Stylianopoulos, T., et al. Scaling rules for diffusive drug delivery in tumor and normal tissues. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 108 (5), 1799-1803 (2011).
- Bhatia, S. N., Ingber, D. E. Microfluidic organs-on-chips. Nature Biotechnol. 32 (8), 760-772 (2014).
- Esch, E. W., Bahinski, A., Huh, D. Organs-on-chips at the frontiers of drug discovery. Nat. Rev. Drug Discov. 14 (4), 248-260 (2015).
- Ghaemmaghami, A. M., Hancock, M. J., Harrington, H., Kaji, H., Khademhosseini, A. Biomimetic tissues on a chip for drug discovery. Drug Discov. Today. 17 (3-4), 173-181 (2012).
- Jeon, J. S., Bersini, S., et al. Human 3D vascularized organotypic microfluidic assays to study breast cancer cell extravasation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 112 (1), 214-219 (2015).
- Pisano, M., Triacca, V., Barbee, K. A., Swartz, M. A. An in vitro model of the tumor-lymphatic microenvironment with simultaneous transendothelial and luminal flows reveals mechanisms of flow enhanced invasion. Integr. Biol. 7 (5), 525-533 (2015).
- Heintz, K. A., Bregenzer, M. E., Mantle, J. L., Lee, K. H., West, J. L., Slater, J. H. Fabrication of 3D Biomimetic Microfluidic Networks in Hydrogels. Adv. Healthc. Mater. , (2016).
- Cuchiara, M. P., Gould, D. J., McHale, M. K., Dickinson, M. E., West, J. L. Integration of Self-Assembled Microvascular Networks with Microfabricated PEG-Based Hydrogels. Adv. Funct. Mater. 22 (21), 4511-4518 (2012).
- Culver, J. C., Hoffmann, J. C., Poché, R. A., Slater, J. H., West, J. L., Dickinson, M. E. Three-Dimensional Biomimetic Patterning in Hydrogels to Guide Cellular Organization. Adv. Mater. 24 (17), 2344-2348 (2012).
- Kim, S., Lee, H., Chung, M., Jeon, N. L. Engineering of functional, perfusable 3D microvascular networks on a chip. Lab Chip. 13 (8), 1489 (2013).
- Saik, J. E., Gould, D. J., Keswani, A. H., Dickinson, M. E., West, J. L. Biomimetic Hydrogels with Immobilized EphrinA1 for Therapeutic Angiogenesis. Biomacromolecules. 12 (7), 2715-2722 (2011).
- Zisch, A. H., Lutolf, M. P., et al. Cell-demanded release of VEGF from synthetic, biointeractive cell-ingrowth matrices for vascularized tissue growth. FASEB J. , (2003).
- He, J., Zhu, L., Liu, Y., Li, D., Jin, Z. Sequential assembly of 3D perfusable microfluidic hydrogels. J. Mater. Sci. Mater. Med. 25 (11), 2491-2500 (2014).
- Therriault, D., White, S. R., Lewis, J. A. Chaotic mixing in three-dimensional microvascular networks fabricated by direct-write assembly. Nat. Mater. 2 (4), 265-271 (2003).
- Wu, W., DeConinck, A., Lewis, J. A. Omnidirectional Printing of 3D Microvascular Networks. Adv. Mater. 23 (24), H178-H183 (2011).
- Kolesky, D. B., Truby, R. L., Gladman, A. S., Busbee, T. A., Homan, K. A., Lewis, J. A. 3D Bioprinting of Vascularized, Heterogeneous Cell-Laden Tissue Constructs. Adv. Mater. 26 (19), 3124-3130 (2014).
- Zervantonakis, I. K., Hughes-Alford, S. K., Charest, J. L., Condeelis, J. S., Gertler, F. B., Kamm, R. D. Three-dimensional microfluidic model for tumor cell intravasation and endothelial barrier function. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 109 (34), 13515-13520 (2012).
- Roudsari, L. C., West, J. L. Studying the influence of angiogenesis in in vitro cancer model systems. Adv. Drug Deliv. Rev. , (2015).
- Dawson, T. H. Scaling laws for capillary vessels of mammals at rest and in exercise. Proc. R. Soc. Long. [Biol.]. 270 (1516), 755-763 (2003).
- Vogel, A., Noack, J., Hüttman, G., Paltauf, G. Mechanisms of femtosecond laser nanosurgery of cells and tissues. Appl. Phys. B. 81 (8), 1015-1047 (2005).
- Sarig-Nadir, O., Livnat, N., Zajdman, R., Shoham, S., Seliktar, D. Laser Photoablation of Guidance Microchannels into Hydrogels Directs Cell Growth in Three Dimensions. Biophys. J. 96 (11), 4743-4752 (2009).
- Livnat, N., Sarig-Nadir, O., Seliktar, D., Shoham, S. Three-dimensional guidance of DRG neurite outgrowth using multi-photon photo-ablation. , 116-119 (2009).
- Applegate, M. B., Coburn, J., et al. Laser-based three-dimensional multiscale micropatterning of biocompatible hydrogels for customized tissue engineering scaffolds. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 112 (39), 12052-12057 (2015).
- Ilina, O., Bakker, G. J., Vasaturo, A., Hoffman, R. M., Friedl, P. Two-photon laser-generated microtracks in 3D collagen lattices: principles of MMP-dependent and -independent collective cancer cell invasion. PB. 8 (2), (2011).
- Naik, P., Cucullo, L. In Vitro Blood-Brain Barrier Models: Current and Perspective Technologies. J. Pharm. Sci. 101 (4), 1337-1354 (2012).
- Choe, Y., Mayerich, D., et al. Specimen Preparation, Imaging, and Analysis Protocols for Knife-edge Scanning Microscopy. JoVE. (58), (2011).
- Mayerich, D., Kwon, J., Sung, C., Abbott, L., Keyser, J., Choe, Y. Fast macro-scale transmission imaging of microvascular networks using KESM. Biomed. Opt. Express. 2 (10), 2888-2896 (2011).
- Chung, J. R., Sung, C., et al. Multiscale Exploration of Mouse Brain Microstructures Using the Knife-Edge Scanning Microscope Brain Atlas. Front. Neuroinform. 5, (2011).
- Schindelin, J., Arganda-Carreras, I., et al. Fiji: an open-source platform for biological-image analysis. Nat. Methods. 9 (7), 676-682 (2012).
- Shukla, A., Slater, J. H., Culver, J. C., Dickinson, M. E., West, J. L. Biomimetic Surface Patterning Promotes Mesenchymal Stem Cell Differentiation. ACS Appl. Mater. Interfaces. , (2015).
- Slater, J. H., Culver, J. C., et al. Recapitulation and Modulation of the Cellular Architecture of a User-Chosen Cell of Interest Using Cell-Derived, Biomimetic Patterning. ACS Nano. 9 (6), 6128-6138 (2015).
- Slater, J. H., West, J. L. Fabrication of Multifaceted, Micropatterned Surfaces and Image-Guided Patterning Using Laser Scanning Lithography. Methods Cell Biol. 119, 193-217 (2014).
- DeLong, S. A., Gobin, A. S., West, J. L. Covalent immobilization of RGDS on hydrogel surfaces to direct cell alignment and migration. J. Control. Release. 109 (1-3), 139-148 (2005).
- DeForest, C. A., Anseth, K. S. Cytocompatible click-based hydrogels with dynamically-tunable properties through orthogonal photoconjugation and photocleavage reactions. Nat. Chem. 3 (12), 925-931 (2011).
- Kloxin, A. M., Kasko, A. M., Salinas, C. N., Anseth, K. S. Photodegradable Hydrogels for Dynamic Tuning of Physical and Chemical Properties. Science. 324 (5923), 59-63 (2009).
- Tibbitt, M. W., Kloxin, A. M., Dyamenahalli, K. U., Anseth, K. S. Controlled two-photon photodegradation of PEG hydrogels to study and manipulate subcellular interactions on soft materials. Soft Matter. 6 (20), 5100-5108 (2010).
