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T 7 Musterung

Wylie, R. G. et al. Räumlich gesteuerte simultane Musterung mehrerer Wachstumsfaktoren in dreidimensionalen Hydrogelen. Nat. Mater. 10, 799–806 (2011). Zur Visualisierung der räumlichen Verteilung von Zellen im Hydrogel wurden DiI (Invitrogen)-gefleckte HUVECs oder grünes fluoreszierendes Protein (GFP)-überexzierende HeLa-Zellen in 2% HA-CA-Hydrogel gemustert. Die Zelldichte variierte von 1 x 106 Zellen ml 1 bis 2 x 107 Zellen ml 1.

Für die Zeitraffer-Bildgebung wurden DiI-gefärbte Zellen mit einer Dichte von 1 x 107 Zellen ml1 in polymerisierenden 2% HA-CA-Hydrogel gemustert. Zeitrafferbilder von Zellen während der Musterung wurden von einem Epifluoreszenzmikroskop (Ni-U, Nikon, Tokyo, Japan) mit einer ladungsgekoppelten Gerätekamera (CcD) (DS-Q1Mc, Nikon) erhalten. Die Blutgefäße im Maus-Hintermuskelgewebe wurden durch die Schwanzveneninjektion von 70 kDa FITC-dextran (Sigma) Lösung visualisiert. Fluoreszenzsignale von GFP-überexzierenden HeLa-Zellen und FITC-Dextran in Blutgefäßen wurden mit einem konfokalen Mikroskop (LSM 880) abgebildet. Li, S. et al. Hydrogele mit präzise kontrollierter Integrinaktivierung diktieren vaskuläre Musterung und Durchlässigkeit. Nat. Mater. 16, 953–961 (2017). Um akustische Felder in unserem Zellmustergerät zu simulieren, wurde mit COMSOL Multiphysics V5.3a (COMSOL, Stockholm, Schweden) ein Frequenzbereichs-2D-Modell entwickelt.

Die Abmessungen des Modells wurden unter Berücksichtigung der Abmessungen des Versuchsgeräts bestimmt. Für die Unterseite des piezoelektrischen Substratswurde eine perfekt aufeinander abgestimmte Schichtdomäne (PML) eingestellt24. Die piezoelektrische Substratdomäne wurde mit den Modulen “Solid Mechanics”, “Electrostatics” und “Piezoelectric Devices” modelliert. Auf ein piezoelektrisches Substratwurde ein AC-Signal auf die IDTs angewendet24. Die Kupplungsflüssigkeitsdomäne wurde mit dem Modul “Pressure Acoustics” modelliert. Die Lösungsdomäne wurde mit dem Modul “Thermoakustik” modelliert. Die unteren und oberen Coverglass-Domains wurden mit dem Modul “Solid Mechanics” modelliert. Die Kammerdomäne wurde mit dem Modul “Pressure Acoustics” für die PDMS-Kammer modelliert, da die Scherwelle im Vergleich zur Längswelle in PDMS24 vernachlässigbar ist. Die Schnittstelle zwischen Domänen für die Druckakustik und denen für festräumige Mechanik wurde als “Acoustic-solid interaction”-Grenze festgelegt. Um den Effekt der Reflexion an der Wasser-/Abdeckungsschnittstelle zu analysieren, wurde die obere Grenze der Lösungsdomäne als “Impedanz”-Grenze festgelegt, bei der die akustische Impedanz aus der Schallgeschwindigkeit und Dichte des Materials berechnet wurde. Materialeigenschaften von Wasser, Glas und Lithiumniobat wurden aus der COMSOL Material Library bezogen.

Weitere Parameter, die in der Berechnungsstudie verwendet werden, sind in der ergänzenden Tabelle 1 und 2 aufgeführt. Jüngste Studien haben gezeigt, dass Druckfelder, die durch stehende Oberflächenschallwellen (SSAWs) gebildet werden, in der Lage sind, Mikropartikel mit hoher Auflösung in nichtinvasiver Weise zu manipulieren21,22,23,24,25,26. SSAW-Techniken zeigen auch das Potenzial, verschiedene Arten von Mikropartikeln selektiv zu manipulieren21, Zell-Zell-Entfernungen zu regulieren22 und zelluläre Aggregate wie Spheroidszus25 zu entwickeln. Eine solche hochauflösende Zelltechnik ist unerlässlich, um komplexe und hochgeordnete Gewebe in vivo zu replizieren, da es schwierig ist, solche Gewebe durch aktuelle Methoden, einschließlich Bioprinting, zu erhalten. In dieser Studie führen wir eine Gewebeherstellungsmethode ein, indem wir eine Zellmusterungstechnik in einer 3D-Hydrogelmatrix mit SSAW entwickeln. Unsere Methode wurde entwickelt, um ein implantierbares Gewebe zu produzieren, das physiologisch relevante mechanische Eigenschaften, Zelldichte und Organisation aufweist. Adipose-abgeleitete Stammzellen und Endothelzellen werden in einem biokompatiblen, biologisch abbaubaren und gewebeklebenden katecholkonjugierten Hyaluronsäure (HA-CA)-Hydrogel zu Kollateralzylindroiden koausgerichtet.