Bioprinting 101 - Część 15 Mikromacierze

Konfiguracja mikromacierzy DNA

Mikromacierz DNA może być określana jako chip DNA lub biochip. Ta technologia odnosi się do zbioru mikroskopijnych plam DNA przyczepionych do stałej powierzchni. Naukowcy zazwyczaj wykorzystują mikromacierze do pomiaru poziomów ekspresji dużej liczby genów jednocześnie lub do genotypowania wielu regionów genomu. Jak więc ta technologia ma znaczenie dla bioprintingu? Przejdziemy przez tę intrygującą technologię i to, w jaki sposób wpływa ona na bioprinting jako całość.

Jeśli chodzi o bioprinting, musimy sklasyfikować bioprinting mikromacierzy. Bioprinting mikromacierzy odnosi się do drukowania komórek zamkniętych w hydrożelach w sposób przestrzennie adresowalny za pomocą automatycznych robotów dozujących ciecz, takich jak mikromacierze. Zautomatyzowany robot dozujący ciecz odnosi się do pipetowania oraz procedur pompowania wykonywanych za pomocą automatyzacji maszyny. Można myśleć o typowych konfiguracjach bioprintingu z programowalnymi pompami strzykawkowymi. Obserwatory mikromacierzy odnoszą się do zrobotyzowanych instrumentów używanych do wytwarzania mikromacierzy. Ta technologia odkłada (lub „plamy”) sondy cDNA na szkiełku mikroskopowym lub innym podłożu. W genetyce komplementarny DNA (cDNA) jest DNA syntetyzowanym z jednoniciowego RNA (np. Matrycowego RNA (mRNA) lub mikroRNA) w reakcji katalizowanej przez enzym odwrotną transkryptazę. Komórki znajdują się zwykle w objętości nanoliterów (30 - 60nL) i mogą być dozowane na sfunkcjonalizowane szklane płytki lub mikropilarki / mikroukłady. Jest to bezpośrednio związane z naszym poprzednim artykułem o DNA i tym, jak mówiliśmy o mikrofluidyce. Komórki te można hodować w pożywce wzrostowej w celu wsparcia zminiaturyzowanych 3D hodowli komórkowych do testów toksykologicznych. Testy toksykologiczne są ważne z punktu widzenia bioprintingu, ponieważ chce się wcześniej upewnić, że drukowany materiał nie będzie szkodliwy ani toksyczny dla organizmu.

Konfiguracja mikrostudzienek i wytłaczania

wspomniany wcześniej mikrostudzienek może pomieścić do 950 nL związków, rekombinowanych wirusów, czynników wzrostu i barwników fluorescencyjnych do różnych testów komórkowych. Ponieważ mikropilarka jest komplementarna do mikrostudzienek, komórki mikropilarów mogą być narażone na setki różnych warunków testowych w mikrostudzienkach jednocześnie, po prostu łącząc oba chipy razem. Komórki mikropilarki mogą być eksponowane na związki przez pewien okres czasu i barwione barwnikami fluorescencyjnymi lub znakowanymi fluorescencyjnie przeciwciałami w celu oceny skuteczności leku i toksyczności. W porównaniu z tradycyjnym 2Dhodowle jednowarstwowe komórek, bioprinting mikromacierzy oferuje kilka atrakcyjnych funkcji, w tym istotne fizjologicznie komórki hodowane w 3D, miniaturyzację testów opartych na komórkach, oszczędzających cenne surowce, takie jak pierwotne komórki ludzkie uzyskane od pacjentów, oraz zdolność do ultrawysokiej przepustowości testowania warunków hodowli komórkowej.

Ważne jest, aby wyjaśnić, dlaczego fizjologicznie istotny wzrost komórek w 3D, miniaturyzacja testów komórkowych i zdolność do ultrawysokiej przepustowości w testowaniu warunków hodowli komórkowej są bardzo ważne w bioprintingu opartym na mikromacierzy. Jeśli chodzi o mikroprzepływy, różne struktury komórkowe w ludzkim ciele muszą zostać unaczynione, aby otrzymać składniki odżywcze i pomoc w wymianie gazu, których potrzebują, aby przeżyć. Podobnie, hodowle komórkowe 3D in vitro wymagają pewnych poziomów krążenia płynu, co może być problematyczne dla gęstych kultur 3D, w których nie wszystkie komórki mogą mieć odpowiednią ekspozycję na składniki odżywcze. Jest to szczególnie ważne w hodowlach hepatocytów, ponieważ wątroba jest silnie unaczynionym narządem. Miniaturyzacja testów opartych na komórkach pozwala na szybkie tworzenie prototypów, a także niską cenę wdrożenia w procesach bioprintingu. Wysokowydajne badania przesiewowe (HTS) to metoda eksperymentów naukowych, szczególnie wykorzystywana w odkrywaniu leków i odnosząca się do biologii i chemii. Wykorzystując robotykę, oprogramowanie do przetwarzania / kontroli danych, urządzenia do obsługi płynów i czułe detektory, wysokowydajne badania przesiewowe umożliwiają naukowcom szybkie przeprowadzenie milionów testów chemicznych, genetycznych lub farmakologicznych. Możliwość zrobienia tego w warunkach in vitro pozwala nam czuć się pewniej w tym, co jest używane w ciele w zakresie drukowania biologicznego CD3D . / p>