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Publicação
Optimization of the human iPS-derived endothelial chip for development of a 3D microphysiological vascular cells system
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
This work aimed to obtain an interconnected vascular network of endothelial cells within a microfluidic device.
For this, two layouts of microfluidic devices were designed, fabricated in polydimethylsiloxane (PDMS)
through photo and soft-lithography techniques and co-cultured with human umbilical vein endothelial cells
(HUVECs) and fibroblasts as support. To promote uniform cell growth inside the tissue chambers of the chip,
an oscillating culture media delivery system was optimized to create a pressure gradient by maintaining a
difference in level between two culture media containers. The system was operated by a servo motor connected
to a microcontroller board and automatically oscillated the positions of the culture media containers every 24
hours. The culture media flow and the time between the oscillating movements could be defined before each
assay in the OLED menu. Several assays with different concentrations of fibroblasts were carried out to eval-
uate the optimization of cell seeding and culture media protocols. The results revealed that the growth of
cellular networks is inversely related to the concentration of cells. The lower the concentration of fibroblasts
seeded in the chip, the longer it takes for their growth. After the optimization of the assays protocols, different
concentrations of fibroblasts and HUVECs were combined with fibrin-thrombin hydrogel and seeded into the
chips. As a result, it was possible to observe after 14 days signs of cell growth mimicking an interconnected
network of blood vessels, indicating that this optimized platform has the potential to develop a 3D vascular
network when co-culture with endothelial cells and fibroblasts.
Este trabalho tem como objetivo obter uma rede vascular de células endoteliais num dispositivo de microfluí- dica. Para isso, foram desenhados dois modelos de chips de microfluídica, fabricados em dimetilpolissiloxano (PDMS) através de técnicas de fotolitografia e litrografia suave e semeados com células endoteliais de veia umbilical humana (HUVECs) e fibroblastos como suporte. Para promover um crescimento uniforme de células dentro das câmaras do chip, foi otimizado um sistema oscilante de entrega de meio de cultura de modo a criar um gradiente de pressão devido a uma diferença de nível entre os recipientes com o meio. O sistema foi ope- rado por um servomotor conectado a um microcontrolador oscilando automaticamente as posições dos recipi- entes dos meios de cultura a cada 24 horas. O fluxo do meio de cultura e o tempo entre os movimentos osci- lantes podiam ser definidos antes de cada ensaio no menu OLED. Vários ensaios com diferentes concentrações de fibroblastos foram realizados para avaliar a otimização dos protocolos de introdução de células e do meio de cultura no chip. Os resultados revelaram que o crescimento das redes celulares está inversamente relacio- nado com a concentração de células. Quanto menor a concentração de fibroblastos semeados no chip, mais tempo leva para o seu crescimento. Após a otimização dos protocolos, diferentes concentrações combinadas de fibroblastos e HUVECs foram adicionadas a um hidrogel de fibrina-trombina e semeadas nos chips. Como resultado, após 14 dias, foi possível observar sinais de crescimento celular mimetizando uma rede interconec- tada de vasos sanguíneos, indicando que esta plataforma otimizada tem potencial para desenvolver uma rede vascular 3D quando semeada com células endoteliais e fibroblastos.
Este trabalho tem como objetivo obter uma rede vascular de células endoteliais num dispositivo de microfluí- dica. Para isso, foram desenhados dois modelos de chips de microfluídica, fabricados em dimetilpolissiloxano (PDMS) através de técnicas de fotolitografia e litrografia suave e semeados com células endoteliais de veia umbilical humana (HUVECs) e fibroblastos como suporte. Para promover um crescimento uniforme de células dentro das câmaras do chip, foi otimizado um sistema oscilante de entrega de meio de cultura de modo a criar um gradiente de pressão devido a uma diferença de nível entre os recipientes com o meio. O sistema foi ope- rado por um servomotor conectado a um microcontrolador oscilando automaticamente as posições dos recipi- entes dos meios de cultura a cada 24 horas. O fluxo do meio de cultura e o tempo entre os movimentos osci- lantes podiam ser definidos antes de cada ensaio no menu OLED. Vários ensaios com diferentes concentrações de fibroblastos foram realizados para avaliar a otimização dos protocolos de introdução de células e do meio de cultura no chip. Os resultados revelaram que o crescimento das redes celulares está inversamente relacio- nado com a concentração de células. Quanto menor a concentração de fibroblastos semeados no chip, mais tempo leva para o seu crescimento. Após a otimização dos protocolos, diferentes concentrações combinadas de fibroblastos e HUVECs foram adicionadas a um hidrogel de fibrina-trombina e semeadas nos chips. Como resultado, após 14 dias, foi possível observar sinais de crescimento celular mimetizando uma rede interconec- tada de vasos sanguíneos, indicando que esta plataforma otimizada tem potencial para desenvolver uma rede vascular 3D quando semeada com células endoteliais e fibroblastos.
Descrição
Palavras-chave
Organ-on-a-chip Vasculature-on-a-chip Microfluidics PDMS Fibroblasts Endothelial Cells