将电纺膜集成到低吸收性热塑性的片上器官中。

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:36
文章英文标题
Integration of Electrospun Membranes into Low-Absorption Thermoplastic Organ-on-Chip.
正文
近年来,片上器官( OoC )系统引起了不同学科研究者越来越多的兴趣。OoCs以微型化的方式使体内样微环境的再创造和广泛不同组织或器官的或器官。通常,OoC平台是基于聚二甲基硅氧烷( PDMS )制成的微流控芯片,PDMS具有良好的生物相容性、透氧性和快速成型性,但其对小分子疏水分子(包括多种测试化合物、激素和细胞因子)的吸附能力有限。OoC系统的另一个共同特点是膜的集成( i )分离不同的组织室,( ii )将对流灌注限制在介质通道,( iii )为细胞单层提供机械支持。通常,多孔聚合物膜是通过轨迹刻蚀(例如聚对苯二甲酸乙二酯)来显微结构的;PET )或光刻(如PDMS )。虽然已经利用了不同生物力学性质的膜(刚性PET到弹性PDMS ),但膜结构和材料大多停留在人工状态,与体内条件(细胞外基质)不相似。在此,我们报道了一种利用激光结构的聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA )在OoC模块中可靠制备和集成电纺膜的方法,选择PMMA作为基材,在避免吸收问题的同时提供了类似PDMS的光学参数和生物相容性。利用静电纺丝技术生成3D膜,可以生成类似于原生细胞外基质( ECM )的微环境。我们对两种不同的电纺膜进行了测试,并建立了紧密集成到PMMA模块中的工艺。人(微血管)内皮和(视网膜色素)上皮细胞层可在系统内成功培养7天,而直接接触(内皮细胞)或保护(上皮细胞)不受剪切流的影响。我们的新方法使得OoC平台的多功能性制作能够适应感兴趣组织的原生环境,同时适用于无约束化合物或化学物质的测试。
文章内容(英文)
In recent years, organ-on-chip (OoC) systems have provoked increasing interest among researchers from different disciplines. OoCs enable the recreation of in vivo-like microenvironments and the generation of a wide range of different tissues or organs in a miniaturized way. Most commonly, OoC platforms are based on microfluidic modules made of polydimethylsiloxane (PDMS). While advantageous in terms of biocompatibility, oxygen permeability, and fast prototyping amenability, PDMS features a major limitation as it absorbs small hydrophobic molecules, including many types of test compounds, hormones, and cytokines. Another common feature of OoC systems is the integration of membranes (i) to separate different tissue compartments, (ii) to confine convective perfusion to media channels, and/or (iii) to provide mechanical support for cell monolayers. Typically, porous polymer membranes are microstructured using track-etching (e.g., polyethylene terephthalate; PET) or lithography (e.g., PDMS). Although membranes of different biomechanical properties (rigid PET to elastic PDMS) have been utilized, the membrane structure and material remain mostly artificial and do not resemble in vivo conditions (extracellular matrix). Here, we report a method for the reliable fabrication and integration of electrospun membranes in OoC modules, which are made of laser-structured poly(methyl methacrylate) (PMMA). The choice of PMMA as base material provides optical parameters and biocompatibility similar to PDMS while avoiding the absorption problem. Using electrospinning for the generation of 3D membranes, microenvironments resembling the native extracellular matrix (ECM) can be generated. We tested two different kinds of electrospun membranes and established processes for a tight integration into PMMA modules. Human (microvasculature) endothelial as well as (retinal pigment) epithelial cell layers could be successfully cultured inside the systems for up to 7 days, while being either directly exposed to (endothelial cells) or protected (epithelial cells) from the shear flow. Our novel method enables the versatile fabrication of OoC platforms that can be tailored to the native environment of tissues of interest and at the same time are applicable for the testing of compounds or chemicals without constraints.
来源出处
Journal|[J]ACS Biomaterials Science & EngineeringVolume 7, Issue 7. 2021. PP 3006-3017
谷歌学术影响力
[db:学术影响力]
DOI
https://doi.org/10.1021/ACSBIOMATERIALS.0C01062

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