ຂໍຂອບໃຈສຳລັບການເຂົ້າເບິ່ງ Nature.com. ເວີຊັນຂອງບຣາວເຊີທີ່ທ່ານກຳລັງໃຊ້ຢູ່ມີການຮອງຮັບ CSS. ສໍາລັບປະສົບການທີ່ດີທີ່ສຸດ, ພວກເຮົາແນະນຳໃຫ້ທ່ານໃຊ້ໂປຣແກຣມທ່ອງເວັບທີ່ອັບເດດແລ້ວ (ຫຼືປິດໂໝດຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ໃນ Internet Explorer). ໃນລະຫວ່າງນີ້, ເພື່ອຮັບປະກັນການສະໜັບສະໜູນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ພວກເຮົາຈະສະແດງເວັບໄຊໂດຍບໍ່ມີຮູບແບບ ແລະ JavaScript.
morphogenesis ລໍາໄສ້ຂອງມະນຸດກໍານົດລັກສະນະ crypt-villus ຂອງຈຸລິນຊີ epithelial 3D ແລະອົງການຈັດຕັ້ງທາງກວ້າງຂອງພື້ນ. ໂຄງສ້າງທີ່ເປັນເອກະລັກນີ້ແມ່ນຈໍາເປັນເພື່ອຮັກສາ homeostasis ລໍາໄສ້ໂດຍການປົກປ້ອງ niche ຈຸລັງລໍາຕົ້ນໃນ crypt ພື້ນຖານຈາກ antigens microbial exogenous ແລະ metabolites ຂອງເຂົາເຈົ້າ. ນອກຈາກນັ້ນ, ການເຮັດວຽກຂອງຈຸລັງລໍາໄສ້ທີ່ secreted ກັບ mucus barlithe ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ພື້ນຜິວເຍື່ອເມືອກຂອງ ລຳ ໄສ້. ສະນັ້ນ, ການສ້າງໂຄງສ້າງຂອງເຍື່ອເມືອກ 3D ແມ່ນມີຄວາມ ສຳ ຄັນຫຼາຍ ສຳ ລັບການກໍ່ສ້າງແບບຈໍາລອງຂອງ ລຳ ໄສ້ໃນ vitro. ໂດຍສະເພາະແມ່ນ gut-on-a-chip ອິນຊີສາມາດກະຕຸ້ນ morphogenesis 3D spontaneous ຂອງ epithelium ລຳ ໄສ້ດ້ວຍການເພີ່ມປະສິດຕິພາບທາງ physiological ເພື່ອຜະລິດຄືນ ໃໝ່ ໃນຈຸລັງ, ຊີວະວິທະຍາ. morphogenesis ພາຍໃນລໍາໄສ້ໃນຊິບ microfluidic ເຊັ່ນດຽວກັນກັບໃນຊິບປະສົມ Transwell ຝັງໄວ້. ພວກເຮົາອະທິບາຍວິທີການລະອຽດສໍາລັບການ fabrication ອຸປະກອນ, culturing ຂອງ Caco-2 ຫຼືຈຸລັງ epithelial ລໍາໄສ້ໃນການຕັ້ງຄ່າແບບດັ້ງເດີມເຊັ່ນດຽວກັນກັບໃນເວທີ microfluidic, induction ຂອງ 3D morphothelialization ລັກສະນະ 3 ການສ້າງຕັ້ງ, ແລະ progenesis ລັກສະນະ 3. ການຟື້ນຟູຂອງຈຸນລະພາກຂອງລໍາໄສ້ທີ່ມີປະໂຫຍດໂດຍການຄວບຄຸມການໄຫຼຂອງນ້ໍາ basolateral ສໍາລັບ 5 d.Our in vitro morphogenesis method ນໍາໃຊ້ຄວາມກົດດັນ shear ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງທາງ physiologically ແລະການເຄື່ອນທີ່ກົນຈັກແລະບໍ່ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີວິສະວະກໍາຈຸລັງສະລັບສັບຊ້ອນຫຼືການຫມູນໃຊ້, ເຊິ່ງອາດຈະ overperform ເຕັກນິກທີ່ມີຢູ່ແລ້ວອື່ນໆ. ພວກເຮົາຄິດວ່າ protocol ທີ່ສະເຫນີຂອງພວກເຮົາສາມາດມີການທົດລອງທາງດ້ານຊີວະວິທະຍາຂອງຊຸມຊົນ 3 ຢ່າງກວ້າງຂວາງ. ຊັ້ນ lial ໃນ vitro ສໍາລັບການນໍາໃຊ້ທາງຊີວະພາບ, ທາງດ້ານການຊ່ວຍ, ແລະຢາ.
ການທົດລອງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຈຸລັງ Caco-2 epithelial ລໍາໄສ້ທີ່ລ້ຽງຢູ່ໃນ gut-on-a-chip1,2,3,4,5 ຫຼື bilayer microfluidic ອຸປະກອນ6,7 ສາມາດຜ່ານ spontaneous 3D morphogenesis ໃນ vitro ໂດຍບໍ່ມີຄວາມເຂົ້າໃຈທີ່ຊັດເຈນກ່ຽວກັບກົນໄກພື້ນຖານ. duce 3D epithelial morphogenesis in vitro, ເຊິ່ງໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນໂດຍ Caco-2 ແລະ organoids ລໍາໄສ້ທີ່ມາຈາກຄົນເຈັບ.ຈຸລັງ Epithelial ໄດ້ຖືກກວດສອບແລ້ວ. ໃນການສຶກສານີ້, ພວກເຮົາໄດ້ສຸມໃສ່ໂດຍສະເພາະການຜະລິດຈຸລັງແລະການແຜ່ກະຈາຍຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ antagonist Wnt ທີ່ມີທ່າແຮງ, Dickkopf-1 (DKK-1), ໃນ gut-on-a-chip ແລະອຸປະກອນ microfluidic ທີ່ຖືກດັດແປງທີ່ປະກອບດ້ວຍ Transwell inserts, ເອີ້ນວ່າ "Hybrid Chip". , ທາດໂປຼຕີນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບ frizzled 1, ຫຼື Soggy-1) ເຂົ້າໄປໃນລໍາໄສ້ on-chip inhibits morphogenesis ຫຼື disrupts ຊັ້ນ epithelial 3D prestructured, ແນະນໍາວ່າຄວາມກົດດັນເປັນສັດຕູກັນລະຫວ່າງວັດທະນະທໍາແມ່ນຮັບຜິດຊອບຕໍ່ morphogenesis ລໍາໄສ້ໃນ vitro. ດັ່ງນັ້ນ, ວິທີການປະຕິບັດຕົວຈິງຂອງ morphogenesis ເພື່ອບັນລຸລະດັບ genesis ທີ່ເຂັ້ມແຂງຂອງ genesis ໄດ້. ist in the basolateral compartment by active flushing (eg, in gut-on-a-chip or hybrid-on-a-chip platforms) or diffusion .Basolateral media (eg, from Transwell inserts into large basolateral reservoirs in well).
ໃນໂປໂຕຄອນນີ້, ພວກເຮົາໃຫ້ວິທີການລະອຽດສໍາລັບການ fabricating gut-on-a-chip microdevices ແລະ Transwell-insertable hybrid chips (ຂັ້ນຕອນ 1-5) ເພື່ອວັດທະນະທໍາຈຸລັງ epithelial intestinal ເທິງ polydimethylsiloxane (PDMS)-based porous membranes (ຂັ້ນຕອນ 6A, 7A, 8,B ຂອງ 9) ຫຼືເຍື່ອ polyester (ຂັ້ນຕອນ 6A, 7A, 8, 9) ຫຼື polyester induced morphogenesis 3D in vitro (ຂັ້ນຕອນທີ 10).ພວກເຮົາຍັງໄດ້ລະບຸຄຸນສົມບັດຂອງເຊວລູລາ ແລະໂມເລກຸນທີ່ຊີ້ບອກເຖິງການເກີດຂອງຈຸລັງສະເພາະຂອງຈຸລັງ ແລະຄວາມແຕກຕ່າງຂອງເຊລລູລາທີ່ຂຶ້ນກັບເຊື້ອສາຍໂດຍການໃຊ້ຫຼາຍຮູບແບບການຖ່າຍຮູບ (ຂັ້ນຕອນທີ 11-24).ພວກເຮົາເຮັດໃຫ້ເກີດ morphogenesis ໂດຍໃຊ້ຮູບແບບຂອງລໍາໄສ້ຂອງມະນຸດ ເຊັ່ນ: ຈຸລັງ intestinal 2, ຈຸລັງ intestinal ຫຼື intestinal ທາງດ້ານເຕັກນິກ. ລາຍລະອຽດລວມທັງການດັດແປງພື້ນຜິວຂອງເຍື່ອ porous, ການສ້າງ monolayers 2D, ແລະຊີວະເຄມີໃນລໍາໄສ້ແລະການແຜ່ພັນຂອງ microenvironment.in vitro biomechanical. ເພື່ອກະຕຸ້ນ morphogenesis 3D ຈາກ monolayers epithelial 2D, ພວກເຮົາກໍາຈັດ morphogen antagonists ໃນທັງສອງຮູບແບບການລ້ຽງໂດຍການໄຫຼເຂົ້າຂອງຂະຫນາດກາງຂອງອົງປະກອບຂອງວັດທະນະທໍາ baso ໄດ້. erable 3D epithelial layer ທີ່ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອສ້າງແບບຈໍາລອງການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ epithelial morphogen-dependent, ຍາວ host-microbiome co-cultures, ການຕິດເຊື້ອຂອງເຊື້ອພະຍາດ, ການບາດເຈັບອັກເສບ, dysfunction barrier epithelial, ແລະການປິ່ນປົວດ້ວຍ probiotic-based Example.influences.
ໂປຣໂຕຄອນຂອງພວກເຮົາອາດຈະເປັນປະໂຫຍດຕໍ່ນັກວິທະຍາສາດຫຼາຍໆຄົນໃນຂັ້ນພື້ນຖານ (ເຊັ່ນ: ຊີວະວິທະຍາຂອງເຍື່ອເມືອກກະເພາະລໍາໄສ້, ຊີວະວິທະຍາຂອງຈຸລັງລໍາຕົ້ນ, ແລະຊີວະວິທະຍາການພັດທະນາ) ແລະການຄົ້ນຄວ້ານໍາໃຊ້ (ຕົວຢ່າງ, ການທົດສອບຢາ preclinical, ການສ້າງແບບຈໍາລອງພະຍາດ, ວິສະວະກໍາເນື້ອເຍື່ອ, ແລະກະເພາະອາຫານ) ຜົນກະທົບຢ່າງກວ້າງຂວາງ. ເນື່ອງຈາກວ່າການສືບພັນແລະຄວາມແຂງແຮງຂອງ progenes ຂອງພວກເຮົາ. vitro, ພວກເຮົາຄິດວ່າຍຸດທະສາດດ້ານວິຊາການຂອງພວກເຮົາສາມາດຖືກເຜີຍແຜ່ໃຫ້ແກ່ຜູ້ຊົມທີ່ສຶກສາການເຄື່ອນໄຫວຂອງສັນຍານຂອງເຊນໃນລະຫວ່າງການພັດທະນາກະເພາະລໍາໄສ້, ການຟື້ນຟູຫຼື homeostasis .ນອກຈາກນັ້ນ, ໂປໂຕຄອນຂອງພວກເຮົາແມ່ນເປັນປະໂຫຍດສໍາລັບການສອບຖາມການຕິດເຊື້ອພາຍໃຕ້ຕົວແທນການຕິດເຊື້ອຕ່າງໆເຊັ່ນ: Norovirus 8, Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV, Salcho-2, SARS-CoV-2) Clofilest Vitro. .ຜູ້ຊົມຂອງພະຍາດ pathology ແລະ pathogenesis ແມ່ນຍັງເປັນປະໂຫຍດ. ການນໍາໃຊ້ລະບົບ microphysiology ລໍາໄສ້ on-chip ອາດຈະອະນຸຍາດໃຫ້ longitudinal co-culture 10 ແລະການປະເມີນຕໍ່ມາຂອງການປ້ອງກັນເຈົ້າພາບ, ການຕອບສະຫນອງຂອງພູມຕ້ານທານແລະການສ້ອມແປງການບາດເຈັບທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບເຊື້ອພະຍາດໃນກະເພາະລໍາໄສ້ (GI) tract 11 .Other GI disease, colitis's disease ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບພະຍາດ GI. ອັກເສບ, pouchitis, ຫຼືໂຣກກະເພາະລໍາໄສ້ທີ່ລະຄາຍເຄືອງສາມາດຈໍາລອງໄດ້ເມື່ອຊັ້ນ epithelial ລໍາໄສ້ 3D ຖືກກະກຽມໂດຍໃຊ້ຊັ້ນ epithelial ລໍາໄສ້ 3D ຂອງຄົນເຈັບ, ພະຍາດເຫຼົ່ານີ້ລວມມີການຫົດຕົວຂອງ villous, crypt shortening, mucosal damage, ຫຼື impaired epithelial barrier.Biopsy ຫຼື stem cell ສູງກວ່າ 1 ພະຍາດ. ສະພາບແວດລ້ອມ, ຜູ້ອ່ານອາດຈະພິຈາລະນາການເພີ່ມປະເພດເຊນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບພະຍາດ, ເຊັ່ນ: ຈຸລັງ mononuclear ເລືອດຂອງຄົນເຈັບ (PBMCs), ໃຫ້ກັບຕົວແບບທີ່ປະກອບດ້ວຍ microarchitectures intestinal villus-crypt 3D.ຈຸລັງພູມຕ້ານທານສະເພາະຂອງຈຸລັງ, 5.
ເນື່ອງຈາກຈຸນລະພາກຂອງ epithelial 3D ສາມາດຖືກສ້ອມແຊມແລະເບິ່ງເຫັນໄດ້ໂດຍບໍ່ມີຂະບວນການແບ່ງສ່ວນ, ຜູ້ຊົມທີ່ເຮັດວຽກກ່ຽວກັບການຖ່າຍທອດຂໍ້ມູນທາງກວ້າງຂອງພື້ນທີ່ແລະການຖ່າຍຮູບທີ່ມີຄວາມລະອຽດສູງຫຼືຄວາມລະອຽດສູງອາດຈະມີຄວາມສົນໃຈໃນແຜນທີ່ຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບນະໂຍບາຍດ້ານ spatiotemporal ຂອງ genes ແລະທາດໂປຼຕີນໃນ niches epithelial.ມີຄວາມສົນໃຈໃນເຕັກໂນໂລຊີ.ການຕອບສະຫນອງຕໍ່ຈຸລິນຊີຫຼືພູມຕ້ານທານ stimuli.ນອກຈາກນັ້ນ, longitudinal host-microbiome crosstalk 10, 14 ທີ່ປະສານງານ homeostasis ລໍາໄສ້ສາມາດໄດ້ຮັບການສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນຊັ້ນ mucosal ລໍາໄສ້ 3D ໂດຍການຮ່ວມກັນລ້ຽງຈຸລິນຊີຊະນິດຕ່າງໆ, ຊຸມຊົນຈຸລິນຊີຫຼື microbiota fecal, ໂດຍສະເພາະໃນ microbiota.ໃນ platform. ວິທີການນີ້ແມ່ນຫນ້າສົນໃຈໂດຍສະເພາະກັບຜູ້ຊົມທີ່ສຶກສາລະບົບພູມຕ້ານທານ mucosal, gastroenterology, microbiome ຂອງມະນຸດ, culturomics ແລະຈຸລິນຊີທາງຄລີນິກທີ່ຊອກຫາການປູກຝັງ microbiota gut uncultured ກ່ອນຫນ້ານີ້ຢູ່ໃນຫ້ອງທົດລອງ. ຖ້າຫາກວ່າ in vitro morphogenesis protocol ຂອງພວກເຮົາສາມາດໄດ້ຮັບການປັບຕົວເຂົ້າກັບຮູບແບບວັດທະນະທໍາ scalable plates4 ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, 49 ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ເຊັ່ນ 6. ish basolateral compartments, the protocol can also be distributed to the developing pharmaceutical pharmaceutical, biomedical or high-throughput screening or validation platforms for the food industry.As as a proof-of-princciple, we have recently demonstred the feasibility of a multiplex high-throughput morphogenesis system has scalable to a 4 organisation-plat-1-6. ,17,18.ເພາະສະນັ້ນ, ຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງວິທີການ morphogenesis in vitro ຂອງພວກເຮົາສາມາດເລັ່ງໄດ້ແລະມີທ່າແຮງໄດ້ຮັບຮອງເອົາໂດຍຫ້ອງທົດລອງຄົ້ນຄ້ວາຫຼາຍ, ອຸດສາຫະກໍາຫຼືລັດຖະບານແລະອົງການກົດລະບຽບທີ່ຈະເຂົ້າໃຈ reprogramming ຈຸລັງຂອງ in vitro gut morphogenesis ໃນລະດັບ transcriptomic ເພື່ອທົດສອບຢາເສບຕິດຫຼື biotherapeutics ການດູດຊຶມແລະການຂົນສົ່ງຂອງຢາເສບຕິດ surrogesson ຫຼື custom-3. ຮູບແບບຊິບເພື່ອປະເມີນການສືບພັນຂອງຂະບວນການ morphogenesis ລໍາໄສ້.
ຈໍານວນຈໍາກັດຂອງຕົວແບບທົດລອງທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບມະນຸດໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອສຶກສາ morphogenesis epithelial ລໍາໄສ້, ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຍ້ອນການຂາດໂປໂຕຄອນທີ່ສາມາດປະຕິບັດໄດ້ເພື່ອກະຕຸ້ນໃຫ້ເກີດ morphogenesis 3D ໃນ vitro. ໃນຄວາມເປັນຈິງ, ຄວາມຮູ້ໃນປະຈຸບັນກ່ຽວກັບ gut morphogenesis ສ່ວນຫຼາຍແມ່ນອີງໃສ່ການສຶກສາສັດ (ຕົວຢ່າງ, zebrafish20, mice21), ໄກ່, ບໍ່ວ່າຈະເປັນ 2,2, ແລະ 2. ສໍາຄັນທີ່ສຸດ, ບໍ່ໄດ້ກໍານົດຢ່າງຈະແຈ້ງຂະບວນການພັດທະນາຂອງມະນຸດ. ຮູບແບບເຫຼົ່ານີ້ຍັງຈໍາກັດຫຼາຍໃນການທົດສອບຄວາມສາມາດຂະຫຍາຍໄດ້ຫຼາຍວິທີ. ດັ່ງນັ້ນ, ພິທີການຂອງພວກເຮົາສໍາລັບການຟື້ນຟູໂຄງສ້າງເນື້ອເຍື່ອ 3D ໃນ vitro ປະສິດທິພາບດີກວ່າໃນຕົວແບບສັດ vivo ເຊັ່ນດຽວກັນກັບຮູບແບບວັດທະນະທໍາ 2D ແບບຄົງທີ່ແບບດັ້ງເດີມອື່ນໆ. ດັ່ງທີ່ໄດ້ອະທິບາຍໄວ້ກ່ອນຫນ້ານີ້, ໂຄງສ້າງຂອງທ້ອງຖິ່ນທີ່ 3 ອະນຸຍາດໃຫ້ພວກເຮົານໍາໃຊ້ patilization ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ຈຸລັງຢູ່ໃນແກນ crypt-villus ໃນການຕອບສະຫນອງຕໍ່ mucosal ຕ່າງໆຫຼື stimuli ພູມຕ້ານທານ.3D ຊັ້ນ epithelial ສາມາດສະຫນອງພື້ນທີ່ເພື່ອສຶກສາວິທີການຈຸລັງຈຸລິນຊີແຂ່ງຂັນເພື່ອປະກອບເປັນ niches spatial ແລະ evolution ທາງດ້ານນິເວດເພື່ອຕອບສະຫນອງກັບປັດໃຈເຈົ້າພາບ (ຕົວຢ່າງ, ພາຍໃນທຽບກັບຊັ້ນນອກຂອງເຍື່ອເມືອກ, secretion ຂອງ IgA ແລະ antimicrobial ເພີ່ມເຕີມ, ມະນຸດ peptide ສາມາດເຂົ້າໃຈໄດ້). ວິທີການຂອງ microbiota ລໍາໄສ້ໂຄງສ້າງຊຸມຊົນຂອງຕົນແລະ synergistically ຜະລິດ microbial metabolites (ເຊັ່ນ: ອາຊິດໄຂມັນລະບົບຕ່ອງໂສ້ສັ້ນ) ຮູບຮ່າງຂອງອົງການຈັດຕັ້ງຂອງຈຸລັງແລະ niches ຈຸລັງລໍາຕົ້ນໃນ crypts ພື້ນຖານ. ລັກສະນະເຫຼົ່ານີ້ສາມາດສະແດງໃຫ້ເຫັນພຽງແຕ່ໃນເວລາທີ່ຊັ້ນ epithelial 3D ໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນ vitro.
ນອກເຫນືອໄປຈາກວິທີການຂອງພວກເຮົາໃນການສ້າງໂຄງສ້າງຂອງລໍາໄສ້ 3D, ມີຫຼາຍວິທີ in vitro. ວັດທະນະທໍາ organoid ລໍາໄສ້ແມ່ນເຕັກນິກວິສະວະກໍາຈຸລັງທີ່ທັນສະໄຫມໂດຍອີງໃສ່ການປູກຝັງຂອງຈຸລັງລໍາຕົ້ນຂອງລໍາໄສ້ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂ morphogen ສະເພາະ 23,24,25. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ການນໍາໃຊ້ 3D organoid ແບບຈໍາລອງ organoid ມັກຈະມີການວິເຄາະ charobiest ລໍາໄສ້ຫຼື charobes ການຂົນສົ່ງ. lumen ຖືກປິດລ້ອມພາຍໃນ organoid ແລະ, ດັ່ງນັ້ນ, ການນໍາສະເຫນີອົງປະກອບ luminal ເຊັ່ນຈຸລັງ microbial ຫຼື exogenous antigens ແມ່ນຈໍາກັດ.ການເຂົ້າເຖິງ organoid lumens ສາມາດປັບປຸງໄດ້ໂດຍໃຊ້ microinjector, 26,27 ແຕ່ວິທີການນີ້ແມ່ນບຸກລຸກແລະໃຊ້ແຮງງານຫຼາຍແລະຕ້ອງການຄວາມຮູ້ພິເສດເພື່ອປະຕິບັດ. ນອກຈາກນັ້ນ, ວັດທະນະທໍາ organoid ແບບດັ້ງເດີມທີ່ຮັກສາໄວ້ໃນ scaffolds hydrogel ພາຍໃຕ້ສະພາບຄົງທີ່ບໍ່ໄດ້ສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນຢ່າງຖືກຕ້ອງໃນ biomechanics vivo.
ວິທີການອື່ນໆທີ່ຖືກຈ້າງໂດຍກຸ່ມຄົ້ນຄ້ວາຫຼາຍນໍາໃຊ້ scaffolds hydrogel 3D ທີ່ມີໂຄງສ້າງແບບຈໍາລອງໂຄງສ້າງ gut epithelial ໂດຍການປູກຝັງຈຸລັງລໍາໄສ້ຂອງມະນຸດທີ່ໂດດດ່ຽວຢູ່ເທິງພື້ນຜິວ gel. ການສ້າງ scaffolds hydrogel ໂດຍໃຊ້ 3D-printed, micro-milled, ຫຼື lithographically fabricated ຈຸລັງ. morphogen gradients, ການສ້າງຕັ້ງໂຄງສ້າງ epithelial ອັດຕາສ່ວນສູງແລະ stroma-epithelial crosstalk ໂດຍການລວມເອົາຈຸລັງ stromal ໃນ scaffold. ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ລັກສະນະຂອງ scaffolds prestructured ອາດຈະປ້ອງກັນການສະແດງຂອງຂະບວນການ morphogenetic spontaneous ຕົວຂອງມັນເອງ. ຮູບແບບເຫຼົ່ານີ້ຍັງບໍ່ໄດ້ສະຫນອງການໄຫຼວຽນຂອງຈຸລັງ luminial ທີ່ມີຄວາມກົດດັນຫຼື interst genetic flumor. sis ແລະໄດ້ຮັບຫນ້າທີ່ທາງກາຍະພາບ. ການສຶກສາອີກອັນຫນຶ່ງທີ່ໃຊ້ scaffolds hydrogel ໃນແພລະຕະຟອມ microfluidic ແລະໂຄງສ້າງ epithelial ລໍາໄສ້ທີ່ມີຮູບແບບໂດຍໃຊ້ເຕັກນິກການແກະສະຫຼັກດ້ວຍເລເຊີ. organoids ໃນລໍາໄສ້ຂອງຫນູປະຕິບັດຕາມຮູບແບບການຝັງຕົວເພື່ອສ້າງໂຄງສ້າງທໍ່ລໍາໄສ້, ແລະການໄຫຼເຂົ້າຂອງນ້ໍາ intraluminal ສາມາດ recapitulated ໂດຍໃຊ້ໂມດູນ microfluitherever, exfoligenes. ຂະບວນການ tic ບໍ່ໄດ້ລວມເຖິງການເຄື່ອນໄຫວຂອງ gut mechanobiological. ເຕັກນິກການພິມ 3D ຈາກກຸ່ມດຽວກັນສາມາດສ້າງທໍ່ລໍາໄສ້ຂະຫນາດນ້ອຍທີ່ມີຂະບວນການ morphogenetic spontaneous. ເຖິງແມ່ນວ່າການຜະລິດສະລັບສັບຊ້ອນຂອງລໍາໄສ້ທີ່ແຕກຕ່າງກັນພາຍໃນທໍ່, ຮູບແບບນີ້ຍັງຂາດການໄຫຼຂອງນ້ໍາ luminal ແລະ deformation ກົນຈັກໄດ້. ນອກຈາກນັ້ນ, ຂະບວນການທາງຊີວະພາບອາດຈະຈໍາກັດ, ໂດຍສະເພາະຕໍ່ຂະບວນການພິມຫຼືຂະບວນການທົດລອງ. ການໂຕ້ຕອບຂອງເຊນ. ແທນທີ່ຈະ, ໂປຣໂຕຄອນທີ່ສະເໜີຂອງພວກເຮົາໃຫ້ morphogenesis gut spontaneous, ຄວາມກົດດັນ shear ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງທາງ physiologically, biomechanics ທີ່ mimic gut motility, ການເຂົ້າເຖິງຂອງ apical ເອກະລາດແລະ basolateral compartments, ແລະການສ້າງໃຫມ່ຂອງ microenvironments ຊີວະພາບທີ່ຊັບຊ້ອນຂອງ modularity. ດັ່ງນັ້ນ, ຄວາມທ້າທາຍຂອງ in vitrogene ຂອງພວກເຮົາ 3 ຕິດຕໍ່ກັນ. ວິ​ທີ​ການ​ທີ່​ມີ​ຢູ່​ແລ້ວ​.
ໂປຣໂຕຄໍຂອງພວກເຮົາແມ່ນສຸມໃສ່ທັງໝົດກ່ຽວກັບ 3D epithelial morphogenesis, ມີພຽງແຕ່ຈຸລັງ epithelial ໃນວັດທະນະທໍາແລະບໍ່ມີປະເພດຂອງຈຸລັງອື່ນໆທີ່ຢູ່ອ້ອມຂ້າງເຊັ່ນ: ຈຸລັງ mesenchymal, ຈຸລັງ endothelial, ແລະຈຸລັງພູມຕ້ານທານ. ດັ່ງທີ່ໄດ້ອະທິບາຍໄວ້ກ່ອນຫນ້ານີ້, ຫຼັກຂອງໂປໂຕຄອນຂອງພວກເຮົາແມ່ນການກະຕຸ້ນຂອງ morphogenesis epithelial ໂດຍການກໍາຈັດ morphogen secreted sidebustbas ຂ້າງຄຽງ. modularity ຂອງ gut-on-a-chip ຂອງພວກເຮົາແລະ hybrid-on-a-chip ອະນຸຍາດໃຫ້ພວກເຮົາສ້າງ undulating epithelial 3D undulating, ສະລັບສັບຊ້ອນທາງຊີວະພາບເພີ່ມເຕີມເຊັ່ນ epithelial-mesenchymal interactions33,34, extracellular Matrix (ECM) deposition 35 ແລະ, ໃນຕົວແບບຂອງພວກເຮົາ, crypt conveys-stembas ຄຸນນະສົມບັດຂອງເຊນທີ່ຍັງຄົງຢູ່. (eg, fibroblasts) ໃນ mesenchyme ມີບົດບາດສໍາຄັນໃນການຜະລິດໂປຣຕີນ ECM ແລະລະບຽບການຂອງ morphogenesis ລໍາໄສ້ໃນ vivo35,37,38.ການເພີ່ມຂອງຈຸລັງ mesenchymal ກັບຕົວແບບຂອງພວກເຮົາໄດ້ປັບປຸງຂະບວນການ morphogenetic ແລະປະສິດທິພາບການຕິດເຊນຂອງເຊນ. ຊັ້ນ endothelial (ie, capillaries ຫຼື lymphatics ພາລະບົດບາດສໍາຄັນໃນການຂົນສົ່ງ g. 4) ຄວບຄຸມແລະ lymphatics g. microenvironment. ນອກຈາກນັ້ນ, ອົງປະກອບ vasculature ທີ່ສາມາດເຊື່ອມຕໍ່ລະຫວ່າງຕົວແບບຂອງເນື້ອເຍື່ອແມ່ນເປັນເງື່ອນໄຂເບື້ອງຕົ້ນໃນເວລາທີ່ຕົວແບບຂອງເນື້ອເຍື່ອຖືກອອກແບບມາເພື່ອສະແດງໃຫ້ເຫັນປະຕິສໍາພັນຂອງອະໄວຍະວະຫຼາຍຊະນິດ. ດັ່ງນັ້ນ, ຈຸລັງ endothelial ອາດຈະຈໍາເປັນຕ້ອງຖືກລວມເຂົ້າເພື່ອສ້າງແບບຈໍາລອງລັກສະນະທາງກາຍະພາບທີ່ຖືກຕ້ອງຫຼາຍຂຶ້ນໂດຍຄວາມລະອຽດຂອງອະໄວຍະວະ. ພູມຕ້ານທານ fic ໃນສະພາບການຂອງ mimicing ພະຍາດລໍາໄສ້.
ການນໍາໃຊ້ຊິບປະສົມແມ່ນກົງໄປກົງມາຫຼາຍກ່ວາຊິບໃນລໍາໄສ້ເພາະວ່າການຕິດຕັ້ງອຸປະກອນແມ່ນງ່າຍດາຍກວ່າແລະການນໍາໃຊ້ Transwell inserts ອະນຸຍາດໃຫ້ຂະຫຍາຍວັດທະນະທໍາຂອງ epithelium ລໍາໄສ້ໄດ້. ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ແຜ່ນ transwell ທີ່ມີຂາຍໃນການຄ້າທີ່ມີເຍື່ອ polyester ແມ່ນບໍ່ຍືດຫຍຸ່ນແລະບໍ່ສາມາດຈໍາລອງການເຄື່ອນໄຫວຄ້າຍຄື peristaltic ໄດ້. ນອກຈາກນັ້ນ, ຊິບທີ່ວາງໄວ້ຢູ່ໃນສະຖານີ apical hybrid ຍັງຄົງຢູ່. ດ້ານຂ້າງຂອງ apical. ເຫັນໄດ້ຊັດເຈນ, ຄຸນສົມບັດຄົງທີ່ຢູ່ໃນຊ່ອງ apical ບໍ່ຄ່ອຍຈະເປີດໃຊ້ການລ້ຽງລູກດ້ວຍເຊື້ອແບັກທີເຣັຍໃນໄລຍະຍາວໃນຊິບປະສົມ. ໃນຂະນະທີ່ພວກເຮົາສາມາດກະຕຸ້ນໃຫ້ເກີດ morphogenesis 3D ໃນ Transwell ທີ່ເຂັ້ມແຂງໃນເວລານໍາໃຊ້ຊິບປະສົມ, ການຂາດແຄນຊີວະວິທະຍາທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບທາງຊີວະວິທະຍາແລະ apical chip ການໄຫຼຂອງນ້ໍາ apical ອາດຈໍາກັດ.
ການສ້າງຄືນໃຫມ່ຂອງແກນ crypt-villus ຂອງມະນຸດໃນ gut-on-a-chip ແລະ hybrid-on-a-chip ວັດທະນະທໍາຍັງບໍ່ທັນໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນຢ່າງເຕັມສ່ວນ. ເນື່ອງຈາກວ່າ morphogenesis ເລີ່ມຕົ້ນຈາກ monolayer epithelial, ສະຖາປັດຕະຍະກໍາ 3D ບໍ່ຈໍາເປັນຕ້ອງສະຫນອງຄວາມຄ້າຍຄືກັນທາງ morphological ກັບ crypts ປະຊາກອນ microbes ໃນ vivo. epithelium 3D ທີ່ຖືກວິສະວະກໍາ, ພື້ນທີ່ crypt ແລະ villous ບໍ່ໄດ້ຖືກແບ່ງອອກຢ່າງຊັດເຈນ. ເຖິງແມ່ນວ່າຊ່ອງທາງເທິງທີ່ສູງຂຶ້ນໃນ chip ນໍາໄປສູ່ຄວາມສູງຂອງ epithelium microengineered, ຄວາມສູງສູງສຸດແມ່ນຍັງຈໍາກັດຢູ່ທີ່ ~ 300-400 µm. ຄວາມເລິກທີ່ແທ້ຈິງຂອງ crypts ລໍາໄສ້ຂອງມະນຸດຢູ່ໃນລໍາໄສ້ຂະຫນາດນ້ອຍແລະຂະຫນາດໃຫຍ່ແມ່ນ ~ 135µm, ແລະຄວາມສູງຂອງ 135µm. testinal villi ແມ່ນ ~600 µm41.
ຈາກທັດສະນະການຖ່າຍພາບ, ການຖ່າຍພາບທີ່ມີຄວາມລະອຽດສູງຂອງສະຖາປັດຕະຍະກຳ 3 ມິຕິຂອງຈຸນລະພາກອາດຈະຖືກຈຳກັດໃຫ້ຢູ່ໃນຊິບ, ເພາະວ່າໄລຍະຫ່າງທີ່ຕ້ອງໃຊ້ຈາກເລນເປົ້າໝາຍໄປຫາຊັ້ນ epithelial ແມ່ນຢູ່ຕາມລຳດັບຂອງສອງສາມມິນລິແມັດ. ເພື່ອເອົາຊະນະບັນຫານີ້, ເປົ້າໝາຍທີ່ຫ່າງໄກອາດຈະຕ້ອງການ. ນອກຈາກນັ້ນ, ການເຮັດໃຫ້ພາກສ່ວນບາງໆທີ່ຢືດຢຸ່ນເພື່ອກຽມຄວາມຢືດຢຸ່ນຂອງ PD ເພີ່ມເຕີມ. ນັບຕັ້ງແຕ່ microfabrication ຊັ້ນໂດຍຊັ້ນຂອງລໍາໄສ້ໃນຊິບກ່ຽວຂ້ອງກັບການຍຶດຫມັ້ນລະຫວ່າງແຕ່ລະຊັ້ນ, ມັນເປັນສິ່ງທ້າທາຍທີ່ສຸດທີ່ຈະເປີດຫຼືເອົາຊັ້ນເທິງອອກເພື່ອກວດເບິ່ງໂຄງສ້າງຂອງຊັ້ນ epithelial. ສໍາລັບການຍົກຕົວຢ່າງ, ໂດຍໃຊ້ກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກໂຕຣນິກສະແກນ (SEM).
hydrophobicity ຂອງ PDMS ໄດ້ເປັນປັດໃຈຈໍາກັດໃນການສຶກສາ microfluidic ທີ່ຈັດການກັບໂມເລກຸນຂະຫນາດນ້ອຍ hydrophobic, ເນື່ອງຈາກວ່າ PDMS ສາມາດດູດຊຶມໂມເລກຸນ hydrophobic ດັ່ງກ່າວໂດຍບໍ່ສະເພາະ. ທາງເລືອກຂອງ PDMS ອາດຈະຖືກພິຈາລະນາກັບວັດສະດຸໂພລີເມີອື່ນໆ. ອີກທາງເລືອກ, ການດັດແປງຫນ້າດິນຂອງ PDMS (ຕົວຢ່າງ, ການເຄືອບດ້ວຍ polyethene ຫຼື lipophilic) ສາມາດຖືກພິຈາລະນາ. ຫຼຸດຜ່ອນການດູດຊຶມຂອງໂມເລກຸນ hydrophobic.
ສຸດທ້າຍ, ວິທີການຂອງພວກເຮົາບໍ່ໄດ້ມີລັກສະນະທີ່ດີໃນແງ່ຂອງການສະຫນອງການຄັດລອກໂດຍຜ່ານລະດັບສູງຫຼືເວທີການທົດລອງທີ່ເປັນມິດກັບຜູ້ໃຊ້ "ຫນຶ່ງຂະຫນາດເຫມາະທັງຫມົດ". 4- well inserts porous ທີ່ອະນຸຍາດໃຫ້ replenishment ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງແລະການໂຍກຍ້າຍຂອງສື່ມວນຊົນ basolateral).
ເພື່ອສ້າງ 3D morphogenesis ຂອງ epithelium ລໍາໄສ້ຂອງມະນຸດໃນ vitro, ພວກເຮົາໄດ້ນໍາໃຊ້ອຸປະກອນກະເພາະລໍາໄສ້ຊິບ microfluidic ທີ່ປະກອບດ້ວຍສອງ microchannels ຂະຫນານແລະເຍື່ອ porous elastic ໃນລະຫວ່າງເພື່ອສ້າງການໂຕ້ຕອບ lumen-capillary. ພວກເຮົາຍັງສະແດງໃຫ້ເຫັນການນໍາໃຊ້ອຸປະກອນ microfluidic ຊ່ອງດຽວ (ເປັນ chip ປະສົມ) ເຂົ້າໄປໃນຊ່ອງສຽບຂອງ transneath baswell ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ. ທັງສອງແພລະຕະຟອມ, morphogenesis ຂອງຈຸລັງ epithelial ລໍາໄສ້ຂອງມະນຸດຕ່າງໆສາມາດສະແດງໃຫ້ເຫັນໄດ້ໂດຍການໃຊ້ການຫມູນໃຊ້ທິດທາງຂອງການໄຫຼເພື່ອເອົາ morphogen antagonists ອອກຈາກຫ້ອງ basolateral. ຂະບວນການທົດລອງທັງຫມົດ (ຮູບ 1) ປະກອບດ້ວຍຫ້າພາກສ່ວນ: (i) microfabrication ຂອງ chip gut ຫຼື Transwell insertable chip 1-5 (testein hybrid). ຈຸລັງ (Caco-2 cells) ຫຼື organoids ລໍາໄສ້ຂອງມະນຸດ;ກ່ອງ 2-5), (iii) ວັດທະນະທໍາຂອງຈຸລັງ epithelial ລໍາໄສ້ກ່ຽວກັບຊິບກະເພາະລໍາໄສ້ຫຼື chip ປະສົມ (ຂັ້ນຕອນ 6-9), (iv) induction ຂອງ 3D morphogenesis in vitro (ຂັ້ນຕອນ 10) ແລະ (v) ) ເພື່ອກໍານົດລັກສະນະ microstructure epithelial 3D (ຂັ້ນຕອນ 11-24, ການຄວບຄຸມທີ່ເຫມາະສົມກັບກຸ່ມຂ້າງລຸ່ມນີ້). morphogenesis ໃນ vitro ໂດຍການປຽບທຽບ morphogenesis epithelial ກັບ spatial, temporal, conditional, ຫຼືຂັ້ນຕອນການຄວບຄຸມ.
ພວກເຮົາໄດ້ໃຊ້ສອງແພລະຕະຟອມວັດທະນະທໍາທີ່ແຕກຕ່າງກັນ: gut-on-a-chip ທີ່ມີຊ່ອງທາງກົງຫຼືຊ່ອງທາງທີ່ບໍ່ມີເສັ້ນກົງ, ຫຼືຊິບປະສົມທີ່ປະກອບດ້ວຍ Transwell (TW) inserts ໃນອຸປະກອນ microfluidic, fabricated ຕາມທີ່ອະທິບາຍໄວ້ໃນກ່ອງ 1, ແລະຂັ້ນຕອນ 1 -5. "ອຸປະກອນ Fabrication" ສະແດງໃຫ້ເຫັນຂັ້ນຕອນຕົ້ນຕໍໃນການສ້າງຊິບດຽວຫຼື chip hybrid ຂອງຈຸລັງ "Cultinal hybrid-Cellintest. 2 ຫຼື organoids ໃນລໍາໄສ້ຂອງມະນຸດ) ແລະຂັ້ນຕອນການວັດທະນະທໍາທີ່ໃຊ້ໃນພິທີການນີ້. "In vitro morphogenesis" ສະແດງໃຫ້ເຫັນຂັ້ນຕອນໂດຍລວມທີ່ Caco-2 ຫຼືຈຸລັງ epithelial ທີ່ມາຈາກ organoid ໄດ້ຖືກຝັງຢູ່ໃນຊິບລໍາໄສ້ຫຼືໃສ່ Transwell ຂອງຊິບປະສົມ, ປະຕິບັດຕາມໂດຍການກະຕຸ້ນຂອງ morphogenesis 3D ຂ້າງລຸ່ມນີ້ແລະໂຄງສ້າງຂອງແຕ່ລະຕົວກໍານົດການ. ສະຫນອງຕົວຢ່າງຂອງວິທີການສ້າງຕັ້ງຊັ້ນ epithelial ລໍາໄສ້ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້, ສໍາລັບການຍົກຕົວຢ່າງ, ໃນລັກສະນະຄວາມແຕກຕ່າງຂອງເຊນ, ການສຶກສາ physiology ລໍາໄສ້, ການສ້າງຕັ້ງຂອງລະບົບນິເວດຂອງ host-microbiome, ແລະການສ້າງແບບຈໍາລອງຂອງພະຍາດ.Immunofluorescence ຮູບພາບໃນ "ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງເຊນ" ສະແດງໃຫ້ເຫັນ nuclei, F-actin ແລະ MUC2 ສະແດງອອກໃນ 3D ຊິບຂອງຈຸລັງ Cacout-UClet ປະຈຸບັນ. ແລະນໍ້າເມືອກທີ່ລັບອອກຈາກພື້ນຜິວເນື້ອເຍື່ອ.ຮູບການເຫຼື້ອມໃສໃນ Gut Physiology ສະແດງໃຫ້ເຫັນນໍ້າເມືອກທີ່ຜະລິດໂດຍການສີດສໍາລັບອາຊິດ sialic ແລະ N-acetylglucosamine residues ໂດຍໃຊ້ agglutinin germ fluorescent wheat. ທັງສອງຮູບພາບທີ່ທັບຊ້ອນກັນໃນ "Host-Microbe Co-Cultures" ສະແດງໃຫ້ເຫັນຕົວແທນຂອງ host-microbiome chip ໃນ co-culture. ing ສີຂຽວ fluorescent protein (GFP) ກັບ microengineered 3D Caco-2 ຈຸລັງ epithelial. ແຜງດ້ານຂວາສະແດງໃຫ້ເຫັນການທ້ອງຖິ່ນຂອງ GFP E. coli ຮ່ວມcultured ກັບ 3D Caco-2 ຈຸລັງ epithelial, ປະຕິບັດຕາມດ້ວຍການ staining immunofluorescence ກັບ F-actin (ສີແດງ) ແລະ nuclei (ສີຟ້າ). ກັບ antigens ເຊື້ອແບັກທີເຣັຍ (ຕົວຢ່າງ, lipopolysaccharide, LPS) ແລະຈຸລັງພູມຕ້ານທານ (ຕົວຢ່າງ, PBMC;ສີຂຽວ).ຈຸລັງ Caco-2 ໄດ້ຖືກປູກຝັງເພື່ອສ້າງຊັ້ນ epithelial 3D. Scale bar, 50 µm.ຮູບພາບໃນແຖວລຸ່ມສຸດ: “ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງເຊັລ” ດັດແປງດ້ວຍການອະນຸຍາດຈາກເອກະສານອ້າງອີງ.2.ຫນັງສືພິມມະຫາວິທະຍາໄລ Oxford;ຜະລິດຄືນໃໝ່ດ້ວຍການອະນຸຍາດຈາກ Ref.5.NAS;“Host-Microbe Co-Culture” ດັດແປງໂດຍການອະນຸຍາດຈາກ ref.3.NAS;“ການສ້າງແບບຈໍາລອງພະຍາດ” ດັດແປງດ້ວຍການອະນຸຍາດຈາກເອກະສານອ້າງອີງ.5.NAS.
ທັງສອງ chip gut-on-chip ແລະປະສົມໄດ້ຖືກ fabricated ໂດຍໃຊ້ replicas PDMS ທີ່ຖືກ demolded ຈາກ molds ຊິລິໂຄນໂດຍ lithography ອ່ອນ 1,44 ແລະຮູບແບບທີ່ມີ SU-8. ການອອກແບບຂອງ microchannels ໃນແຕ່ລະ chip ຖືກກໍານົດໂດຍການພິຈາລະນາ hydrodynamics ເຊັ່ນ: ຄວາມກົດດັນ shear ແລະ hydrodynamic pressure1,4,12.The ຕົ້ນສະບັບ gut-on-achi ອອກແບບ (Exten-achi ຂໍ້ມູນສອງ) ປະກອບດ້ວຍ Fut-on-achi. ed parallel straight microchannels, ໄດ້ພັດທະນາໄປສູ່ການສະລັບສັບຊ້ອນ gut-on-a-chip (Extended Data Fig. 1b) ທີ່ປະກອບມີຄູ່ຂອງ microchannels ໂຄ້ງເພື່ອ induce ເພີ່ມເວລາທີ່ຢູ່ອາໄສຂອງນ້ໍາ, ຮູບແບບການໄຫຼ nonlinear, ແລະການ deformation multiaxial ຂອງຈຸລັງວັດທະນະທໍາ (Fig. 2a-f) 12. ເມື່ອມີຊີວະພາບທີ່ສັບສົນຫຼາຍ, ພືດສາມາດຖືກເລືອກໃຫມ່. .ພວກເຮົາໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ Gut-Chip convoluted ຍັງ induces morphogenesis 3D ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນໄລຍະເວລາທີ່ຄ້າຍຄືກັນກັບລະດັບການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ epithelial ທີ່ຄ້າຍຄືກັນເມື່ອທຽບກັບ Gut-Chip ຕົ້ນສະບັບ, ໂດຍບໍ່ຄໍານຶງເຖິງປະເພດຂອງຈຸລັງວັດທະນະທໍາ. ດັ່ງນັ້ນ, ເພື່ອ induce 3D morphogenesis, ເສັ້ນແລະສະລັບສັບຊ້ອນ on-chip gut molded ຮູບແບບ curplica MS.li ຮູບແບບ interchange. ຫຼັງຈາກ demolding (ຮູບ.2a). ເພື່ອສ້າງລໍາໄສ້ໃສ່ຊິບ, ຊັ້ນ PDMS ເທິງທີ່ກຽມໄວ້ໄດ້ຖືກຜູກມັດຕາມລໍາດັບກັບຟິມ PDMS ທີ່ມີຮູຂຸມຂົນ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນໃຫ້ສອດຄ່ອງກັບຊັ້ນ PDMS ຕ່ໍາໂດຍການຜູກມັດທີ່ບໍ່ສາມາດປີ້ນກັບກັນໄດ້ໂດຍໃຊ້ເຄື່ອງປິ່ນປົວ corona (ຮູບ 2b–f). ເພື່ອຜະລິດຊິບປະສົມ, ແຜ່ນຈໍາລອງ PDMS ທີ່ປິ່ນປົວແລ້ວສາມາດໃສ່ກັບອຸປະກອນກະຈົກດຽວໄດ້. g. 2h ແລະ Extended Data Fig. 2).ຂະບວນການຜູກມັດແມ່ນປະຕິບັດໂດຍການປິ່ນປົວພື້ນຜິວຂອງ PDMS replica ແລະແກ້ວດ້ວຍ oxygen plasma ຫຼື corona treatment. ຫຼັງຈາກການຂ້າເຊື້ອຂອງອຸປະກອນ microfabricated ທີ່ຕິດກັບທໍ່ຊິລິໂຄນ, ການຕິດຕັ້ງອຸປະກອນແມ່ນກຽມພ້ອມທີ່ຈະປະຕິບັດການ morphogenesis 3D ຂອງລໍາໄສ້ (Figuregurelium).
a, ຮູບແຕ້ມແບບແຜນຂອງການກະກຽມຊິ້ນສ່ວນ PDMS ຈາກແມ່ພິມຊິລິໂຄນທີ່ມີຮູບແບບ SU-8. ການແກ້ໄຂ PDMS ທີ່ບໍ່ໄດ້ປິ່ນປົວໄດ້ຖືກຖອກໃສ່ໃສ່ແມ່ພິມຊິລິຄອນ (ຊ້າຍ), ປິ່ນປົວທີ່ອຸນຫະພູມ 60 °C (ກາງ) ແລະ demolded (ຂວາ). PDMS demolded ໄດ້ຖືກຕັດອອກເປັນຕ່ອນແລະທໍາຄວາມສະອາດສໍາລັບການນໍາໃຊ້ເພີ່ມເຕີມ.b, mold PDMS ນໍາໃຊ້ເພື່ອກະກຽມຊັ້ນເທິງ silicon ໄດ້. ກິນ PDMS porous membrane.d, ຊຸດການຖ່າຍຮູບຂອງອົງປະກອບ PDMS ເທິງແລະຕ່ໍາແລະປະກອບ on-chip intestinal device.e, Schematic ການຈັດຕໍາແຫນ່ງຂອງອົງປະກອບຂອງ PDMS ເທິງ, ເຍື່ອ, ແລະຕ່ໍາ. chambers.g, ການຕິດຕັ້ງຂອງກະເພາະອາຫານສໍາລັບ microfluidic cell culture. ລໍາໄສ້ fabricated ສຸດ chip ປະກອບກັບທໍ່ຊິລິໂຄນແລະ syringe ໄດ້ຖືກວາງໄວ້ເທິງ coverslip. ອຸປະກອນ chip ໄດ້ຖືກວາງໄວ້ເທິງຝາຂອງຖ້ວຍ 150 ມມ Petri ສໍາລັບການປຸງແຕ່ງ. binder ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອປິດຊິລິໂຄນ tube.h, fabric of Visual chiphybshotrid 3 ແລະ chiphyridshotrid. .Transwell inserts ກະກຽມເປັນເອກະລາດເພື່ອວັດທະນະທໍາ monolayers 2D ຂອງຈຸລັງ epithelial ລໍາໄສ້ໄດ້ຖືກ inserted ເຂົ້າໄປໃນຊິບປະສົມເພື່ອ induce intestinal morphogenesis 3D. ຂະຫນາດກາງແມ່ນ perfused ຜ່ານ microchannels ພາຍໃຕ້ຊັ້ນຈຸລັງທີ່ສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນແຖບ Transwell insert.Scale, 1 cm.h Reprinted ໂດຍໄດ້ຮັບການອະນຸຍາດຈາກ reference.4.Elsevier.
ໃນໂປໂຕຄອນນີ້, ເສັ້ນຈຸລັງ Caco-2 ແລະ organoids ໃນລໍາໄສ້ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນແຫຼ່ງ epithelial (ຮູບ 3a). ຈຸລັງທັງສອງຊະນິດໄດ້ຖືກປູກຝັງຢ່າງເປັນເອກະລາດ (Box 2 ແລະ Box 5) ແລະນໍາໃຊ້ເພື່ອແກ່ນ microchannels ທີ່ເຄືອບ ECM ຂອງລໍາໄສ້ເທິງຊິບຫຼື Transwell inserts. ໃນເວລາທີ່ຈຸລັງມີ confluent (> 9-5 ຈຸລັງວັດທະນະທໍາ confluent) (> 9-5). en passages 10 ແລະ 50) ໃນ T-flasks ໄດ້ຖືກຂຸດຄົ້ນເພື່ອກະກຽມການ suspensions ເຊນທີ່ແຕກແຍກໂດຍນ້ໍາ trypsinization (ກ່ອງ 2). organoids ລໍາໄສ້ຂອງມະນຸດຈາກ biopsies ລໍາໄສ້ຫຼືການຜ່າຕັດໄດ້ຖືກປູກຝັງຢູ່ໃນ Matrigel scaffold domes ໃນ 24-well plates ເພື່ອສະຫນັບສະຫນູນໂຄງສ້າງຂອງ ron.sponuchen. din, ແລະ Noggin) ແລະປັດໃຈການຂະຫຍາຍຕົວທີ່ກຽມໄວ້ຕາມທີ່ອະທິບາຍໄວ້ໃນກ່ອງ 3 ໄດ້ຖືກເສີມໃນມື້ອື່ນຈົນກ່ວາ organoids ເຕີບໂຕເຖິງ ~ 500 µm ໃນເສັ້ນຜ່າກາງ. organoids ທີ່ເຕີບໃຫຍ່ເຕັມທີ່ໄດ້ຖືກເກັບກ່ຽວແລະແຍກອອກເປັນຈຸລັງດຽວສໍາລັບການກ້າແກ່ນໃສ່ລໍາໄສ້ຫຼື Transwell inserts on a chip (ກ່ອງ 5). ດັ່ງທີ່ພວກເຮົາໄດ້ລາຍງານມາກ່ອນຫນ້ານີ້, ໂຣກ Croptic ປະເພດ 1, ໂຣກ 2 ຊະນິດສາມາດແຕກຕ່າງກັນ. ມະເຮັງລໍາໃສ້, ຫຼືຜູ້ໃຫ້ທຶນປົກກະຕິ), ສະຖານທີ່ບາດແຜ (ຕົວຢ່າງ, lesion ທຽບກັບພື້ນທີ່ບໍ່ມີບາດແຜ) ແລະສະຖານທີ່ກະເພາະລໍາໄສ້ໃນ tract ໄດ້ (ເຊັ່ນ: duodenum, jejunum, ileum, cecum, ຈໍ້າສອງເມັດ, ຫຼືຮູທະວານ). ພວກເຮົາສະຫນອງ protocol ທີ່ເຫມາະສົມໃນກ່ອງ 5 ສໍາລັບການປູກຝັງ colonic organoids ທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ colonic ຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າປົກກະຕິ (coloid test). ດ.
a, ຂະບວນການເຮັດວຽກສໍາລັບການ induction ຂອງ morphogenesis ລໍາໄສ້ໃນ chip ລໍາໄສ້.Caco-2 epithelium ລໍາໄສ້ຂອງມະນຸດແລະ organoids ລໍາໄສ້ຖືກນໍາໃຊ້ໃນພິທີການນີ້ເພື່ອສະແດງໃຫ້ເຫັນ 3D morphogenesis. ຈຸລັງ epithelial ທີ່ໂດດດ່ຽວໄດ້ຖືກ seeded ໃນອຸປະກອນ gut-on-a-chip ກະກຽມ (chip ກະກຽມ) ຈຸລັງທີ່ຕິດຢູ່ (ການກຽມຕົວຂອງ PD). ມື້ 0 (D0), ການໄຫຼຂອງ apical (AP) ແມ່ນການລິເລີ່ມ ແລະຮັກສາໄວ້ສໍາລັບ 2 ມື້ທໍາອິດ (ການໄຫຼ, AP, D0-D2).ການໄຫຼຂອງ basolateral (BL) ຍັງຖືກລິເລີ່ມພ້ອມກັບການເຄື່ອນໄຫວຍືດຮອບວຽນ (stretch, flow, AP ແລະ BL) ເມື່ອການເກີດ monolayer 2D ສົມບູນ.Intestinal 3D morpon55esis ວັດທະນະທໍາເກີດຂຶ້ນຫຼັງຈາກ morponisis. ຮູບພາບທີ່ກົງກັນຂ້າມ ase ສະແດງໃຫ້ເຫັນ morphology ຕົວແທນຂອງເຊລ Caco-2 ໃນແຕ່ລະຂັ້ນຕອນການທົດລອງຫຼືຈຸດເວລາ (ເສັ້ນສະແດງແຖບ, 100 µm).ສີ່ແຜນວາດທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການ cascades ທີ່ສອດຄ້ອງກັນຂອງ morphogenesis ລໍາໄສ້ (ເທິງເບື້ອງຂວາ).ລູກສອນ dashed ໃນ schematic ເປັນຕົວແທນຂອງທິດທາງຂອງການໄຫຼຂອງຮູບພາບຂອງນ້ໍາ (Caco-2 ດ້ານເທິງຂອງ EM). inset ເນັ້ນພື້ນທີ່ຂະຫຍາຍ (ກ່ອງ dashed ສີຂາວ) ສະແດງໃຫ້ເຫັນ microvilli ຟື້ນຟູໃນຊັ້ນ Caco-2 3D (ຂວາ).c, ມຸມເບິ່ງດ້ານຫນ້າແນວນອນຂອງ Caco-2 3D ສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ, claudin (ZO-1, ສີແດງ) ແລະເຍື່ອຊາຍແດນຕິດກັນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຕິດສະຫຼາກ F-actin (ສີຂຽວ) ແລະ nuclei (ສີຟ້າ) ເສັ້ນປະສາດຂອງເຊບ immunocallies fluorization. ກັບ schematic ກາງຊີ້ໃຫ້ເຫັນສະຖານທີ່ຂອງຍົນໂຟກັສສໍາລັບແຕ່ລະ confocal view.d, ໄລຍະເວລາຂອງການປ່ຽນແປງທາງ morphological ໃນ organoids cultured ເທິງ chip ທີ່ໄດ້ຮັບໂດຍກ້ອງຈຸລະທັດໄລຍະກົງກັນຂ້າມໃນມື້ 3, 7, 9, 11, ແລະ 13.The inset (ເທິງຂວາມື) ສະແດງໃຫ້ເຫັນການຂະຫຍາຍສູງຂອງຮູບພາບທີ່ສະຫນອງໃຫ້.e, DIC photomicrograph ໃນມື້ທີ່ 7 ໄດ້ສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນ epithelium. ວາງຮູບພາບ immunofluorescence ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຄື່ອງຫມາຍສໍາລັບຈຸລັງລໍາຕົ້ນ (LGR5;magenta), ຈຸລັງ goblet (MUC2; ສີຂຽວ), F-actin (ສີຂີ້ເຖົ່າ) ແລະ nuclei (cyan) ເຕີບໂຕໃນ gut chips ເປັນເວລາ 3 ມື້, ຕາມລໍາດັບ (ຊ້າຍ) ແລະ 13-day (ກາງ) organoids ຢູ່ໃນຊັ້ນ epithelial. ເບິ່ງຍັງຂະຫຍາຍຂໍ້ມູນຮູບ 3, ເຊິ່ງເນັ້ນໃຫ້ເຫັນສັນຍານ LGR5. ທາງດ້ານຂວາຂອງ M2orec signals (M2orec). D organoid epithelium ສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນລໍາໄສ້ໃນ chip ໂດຍ staining ເຍື່ອ plasma ກັບສີຍ້ອມ CellMask (ຂວາ) ໃນມື້ 13 ຂອງ culture.Scale bar ແມ່ນ 50 μmເວັ້ນເສຍແຕ່ວ່າຖ້າບໍ່ດັ່ງນັ້ນໄດ້ລະບຸໄວ້.b Reprinted ມີການອະນຸຍາດຈາກ reference.2.ຫນັງສືພິມມະຫາວິທະຍາໄລ Oxford;c ດັດແປງໂດຍການອະນຸຍາດຈາກ Reference.2.ຫນັງສືພິມມະຫາວິທະຍາໄລ Oxford;e ແລະ f ດັດແປງດ້ວຍການອະນຸຍາດໂດຍອ້າງອີງ.12 ພາຍໃຕ້ໃບອະນຸຍາດ Creative Commons CC BY 4.0.
ໃນລໍາໄສ້ໃນຊິບ, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ດັດແປງພື້ນຜິວ hydrophobic ຂອງເຍື່ອ PDMS porous ສໍາລັບການເຄືອບ ECM ສົບຜົນສໍາເລັດ. ໃນພິທີການນີ້, ພວກເຮົານໍາໃຊ້ສອງວິທີທີ່ແຕກຕ່າງກັນເພື່ອປັບປ່ຽນ hydrophobicity ຂອງເຍື່ອ PDMS. ສໍາລັບການປູກຝັງຈຸລັງ Caco-2, ການກະຕຸ້ນຫນ້າດິນໂດຍການປິ່ນປົວດ້ວຍ UV / ozone ຢ່າງດຽວແມ່ນພຽງພໍທີ່ຈະຫຼຸດຜ່ອນການ hydrophobicity ຂອງຈຸລັງ ECMPD2 CMPD2 ຕິດກັບເຍື່ອ. ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ວັດທະນະທໍາ microfluidic ຂອງ epithelium organoid ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການທໍາງານຂອງພື້ນຜິວທີ່ອີງໃສ່ສານເຄມີເພື່ອບັນລຸການຝາກປະສິດທິພາບຂອງທາດໂປຼຕີນ ECM ໂດຍການສະຫມັກຕາມລໍາດັບ polyethyleneimine (PEI) ແລະ glutaraldehyde ກັບ PDMS microchannels. ຫຼັງຈາກການດັດແປງພື້ນຜິວ, ທາດໂປຼຕີນ ECM ໄດ້ຖືກຝາກໄວ້ເພື່ອປົກຫຸ້ມຂອງຈຸລັງປະຕິບັດຫນ້າໄດ້ເຂົ້າໄປໃນ PDMS ຂອງອະໄວຍະວະ. ວັດທະນະທໍາຂອງຈຸລັງ fluidic ເລີ່ມຕົ້ນໂດຍການດູດຊຶມພຽງແຕ່ຂະຫນາດກາງເຂົ້າໄປໃນ microchannel ເທິງຈົນກ່ວາຈຸລັງປະກອບເປັນ monolayer ສົມບູນ, ໃນຂະນະທີ່ microchannel ຕ່ໍາຮັກສາສະພາບຄົງທີ່. ວິທີການທີ່ດີທີ່ສຸດນີ້ສໍາລັບການກະຕຸ້ນຫນ້າດິນແລະການເຄືອບ ECM ຊ່ວຍໃຫ້ການຕິດພັນຂອງ epithelium organoid ເຮັດໃຫ້ເກີດ morphogenesis 3D ເທິງຫນ້າດິນ PDMS.
ວັດທະນະທໍາ Transwell ຍັງຕ້ອງການການເຄືອບ ECM ກ່ອນທີ່ຈະມີເມັດ;ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ວັດທະນະທໍາ Transwell ບໍ່ຈໍາເປັນຕ້ອງມີຂັ້ນຕອນການປິ່ນປົວແບບສະລັບສັບຊ້ອນເພື່ອກະຕຸ້ນພື້ນຜິວຂອງຊ່ອງສຽບທີ່ມີຮູຂຸມຂົນ. ສໍາລັບການຂະຫຍາຍຕົວຂອງເຊລ Caco-2 ໃນຊ່ອງສຽບ Transwell, ການເຄືອບ ECM ໃນຊ່ອງສຽບທີ່ມີ porous ເລັ່ງການຕິດຂອງຈຸລັງ Caco-2 ທີ່ແຕກແຍກ (<1 ຊົ່ວໂມງ) ແລະການສ້າງສິ່ງກີດຂວາງທາງເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ແຫນ້ນຫນາ (<1-2 ມື້). ເພື່ອເບິ່ງການແຊກຊຶມຂອງອະໄວຍະວະໃນວັດທະນະທໍາ, ການໃສ່ສານອິນຊີຂອງ Transwell ແມ່ນຕິດຢູ່. ພື້ນຜິວເຍື່ອ (<3 h) ແລະຮັກສາໄວ້ຈົນກ່ວາ organoids ປະກອບເປັນ monolayer ສົມບູນທີ່ມີຄວາມສົມບູນອຸປະສັກ. ວັດທະນະທໍາ Transwell ແມ່ນປະຕິບັດຢູ່ໃນແຜ່ນ 24 ດີໂດຍບໍ່ມີການນໍາໃຊ້ຊິບປະສົມ.
morphogenesis 3D ໃນ vitro ສາມາດເລີ່ມຕົ້ນໄດ້ໂດຍການ ນຳ ໃຊ້ການໄຫຼຂອງນ້ ຳ ໄປສູ່ລັກສະນະພື້ນຖານຂອງຊັ້ນ epithelial ທີ່ສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ. ໃນລໍາໄສ້ເທິງຊິບ, ໂຣກ epithelial morphogenesis ໄດ້ເລີ່ມຕົ້ນໃນເວລາທີ່ສື່ກາງໄດ້ຖືກ perfused ເຂົ້າໄປໃນ microchannels ເທິງແລະລຸ່ມ (ຮູບ 3a). ດັ່ງທີ່ໄດ້ອະທິບາຍໄວ້ກ່ອນຫນ້ານີ້, ມັນເປັນສິ່ງສໍາຄັນທີ່ຈະແນະນໍາການໄຫຼເຂົ້າຂອງນ້ໍາຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຂອງ baso ຂ້າງ. phogen inhibitors.ເພື່ອໃຫ້ສານອາຫານ ແລະ serum ພຽງພໍກັບຈຸລັງທີ່ຜູກມັດຢູ່ໃນເຍື່ອຫຸ້ມ porous ແລະສ້າງຄວາມກົດດັນ shear luminal, ພວກເຮົາປົກກະຕິນໍາໃຊ້ການໄຫຼສອງໃນລໍາໄສ້ໃນ chip. ໃນ chip ປະສົມ, Transwell inserts ປະກອບດ້ວຍ monolayers epithelial ໄດ້ຖືກ inserted ເຂົ້າໄປໃນ chip ປະສົມ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຂະຫນາດກາງໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ພາຍໃຕ້ດ້ານ micromorous transwell 5 ມື້ຫຼັງຈາກການທົດສອບ porous ໄດ້. ການ​ລິ​ເລີ່ມ​ຂອງ​ການ​ໄຫຼ​ເຂົ້າ​ຂອງ​ພື້ນ​ຖານ​ໃນ​ທັງ​ສອງ​ເວ​ທີ​ວັດ​ທະ​ນະ​ທໍາ​.
ລັກສະນະທາງສະນີຍະພາບຂອງຊັ້ນ epithelial 3D ທີ່ຖືກວິສະວະກໍາຈຸນລະພາກສາມາດວິເຄາະໄດ້ໂດຍການໃຊ້ວິທີການຖ່າຍຮູບຕ່າງໆ, ລວມທັງກ້ອງຈຸລະທັດໄລຍະກົງກັນຂ້າມ, ກ້ອງຈຸລະທັດທາງກົງກັນຂ້າມທີ່ແຕກຕ່າງກັນ (DIC), SEM, ຫຼື immunofluorescence confocal microscopy (ຮູບ 3 ແລະ 4). ໄລຍະກົງກັນຂ້າມຂອງວັດທະນະທໍາສາມາດປະຕິບັດໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍຫຼື 3. D epithelial layers.ເນື່ອງຈາກຄວາມໂປ່ງໃສທາງ optical ຂອງ PDMS ແລະ polyester films, ທັງ gut-on-a-chip ແລະ hybrid chip platforms ສາມາດສະຫນອງໃນເວລາຈິງໃນ situ imaging ໂດຍບໍ່ມີການຕ້ອງການສໍາລັບການແບ່ງສ່ວນຫຼື disassembly ຂອງອຸປະກອນ. ເມື່ອປະຕິບັດການຖ່າຍພາບ immunofluorescence (ຮູບ 1, 4, 3c, 3c, ປົກກະຕິ), ເຊນຄົງທີ່ (ຮູບ 1, 4, 3c, f) formaldehyde (PFA), ຕາມດ້ວຍ Triton X-100 ແລະ 2% (wt/vol) ) bovine serum albumin (BSA), ຕາມລໍາດັບ. ອີງຕາມປະເພດເຊລ, ສາມາດໃຊ້ຕົວແກ້ໄຂທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, permeabilizers, ແລະ blocking agents. ແອນຕິບໍດີຫຼັກທີ່ແນໃສ່ເຊລທີ່ຂຶ້ນກັບເຊື້ອສາຍ ຫຼື ເຊລເຊີທີ່ຕັ້ງພູມສັນຖານແມ່ນໃຊ້ກັບຕົວຕ້ານທານຂອງ sitbo ເພື່ອເນັ້ນໃສ່. ການຍ້ອມສີ tain ແນໃສ່ນິວເຄລຍ (ເຊັ່ນ: 4′,6-diamidino-2-phenylene) indole, DAPI) ຫຼື F-actin (ເຊັ່ນ: fluorescently labeled phalloidin). ການຖ່າຍພາບສົດທີ່ອີງໃສ່ fluorescence ຍັງສາມາດປະຕິບັດຢູ່ໃນສະຖານທີ່ເພື່ອກວດພົບການຜະລິດຂີ້ມູກ (ຮູບ.1, “ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງເຊນ” ແລະ “ສະລີລະວິທະຍາຂອງລຳໄສ້”), ການຕັ້ງຖິ່ນຖານແບບສຸ່ມຂອງຈຸລັງຈຸລິນຊີ (ຮູບທີ 1, “ການລ້ຽງສັດຮ່ວມຂອງຈຸລິນຊີ”), ການບັນຈຸຈຸລັງພູມຄຸ້ມກັນ (ຮູບທີ 1, 'ການສ້າງແບບຈໍາລອງພະຍາດ') ຫຼືຮູບຊົງຂອງ 3D epithelial morphology. ແຍກຊັ້ນເທິງອອກຈາກຊັ້ນ microchannel ລຸ່ມ, ດັ່ງທີ່ອະທິບາຍໄວ້ໃນ ref. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 2, morphology epithelial 3D ເຊັ່ນດຽວກັນກັບ microvilli ໃນຂອບແປງປາຍສາມາດເບິ່ງເຫັນໄດ້ໂດຍ SEM (ຮູບ 3b).ການສະແດງອອກຂອງເຄື່ອງຫມາຍຄວາມແຕກຕ່າງສາມາດໄດ້ຮັບການປະເມີນໂດຍການປະຕິບັດ quantitative PCR5 cell ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຈຸລັງນີ້, ກໍລະນີດຽວ. ໃນ chip ລໍາໄສ້ຫຼື chip ປະສົມໄດ້ຖືກຂຸດຄົ້ນໂດຍ trypsinization ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນນໍາໃຊ້ສໍາລັບການວິເຄາະໂມເລກຸນຫຼືພັນທຸກໍາ.
a, Workflow ສໍາລັບການ induction ຂອງ morphogenesis ລໍາໄສ້ໃນ chip ປະສົມ.Caco-2 ແລະ organoids ລໍາໄສ້ຖືກນໍາໃຊ້ໃນ protocol ນີ້ເພື່ອສະແດງໃຫ້ເຫັນ morphogenesis 3D ໃນແພລະຕະຟອມ chip ປະສົມ. ຈຸລັງ epithelial dissociated ໄດ້ຖືກ seeded ໃນ inserts Transwell ກະກຽມ (TW prep; ຈຸລັງທີ່ຕິດຄັດມາໃນຮູບຂ້າງລຸ່ມນີ້). ໄດ້ຖືກປູກຝັງພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂສະຖິດ (TW ວັດທະນະທໍາ). ຫຼັງຈາກ 7 ມື້, ການໃສ່ Transwell ດຽວທີ່ມີ monolayer 2D ຂອງຈຸລັງ epithelial ໄດ້ຖືກປະສົມປະສານເຂົ້າໄປໃນຊິບປະສົມເພື່ອແນະນໍາການໄຫຼຂອງ basolateral (Flow, BL), ເຊິ່ງໃນທີ່ສຸດນໍາໄປສູ່ການຜະລິດຊັ້ນ epithelial 3D (morphogenesis). ໄລຍະທາງກົງກັນຂ້າມຂອງຈຸລັງ epithelial ປົກກະຕິຂອງຈຸລັງ epithelial (1. 03 line) ascending colon ໃນແຕ່ລະຂັ້ນຕອນການທົດລອງ ຫຼືຈຸດເວລາ. schematics ໃນຊັ້ນເທິງສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການຕັ້ງຄ່າການທົດລອງສໍາລັບແຕ່ລະຂັ້ນຕອນ.b, chip ປະສົມ (schematic ຊ້າຍ) ສາມາດນໍາໄປສູ່ການ morphogenesis 3D ຂອງຈຸລັງ epithelial organoid ທີ່ມີມຸມເບິ່ງກ້ອງຈຸລະທັດ confocal ເທິງລົງລຸ່ມທີ່ປະຕິບັດຢູ່ໃນຕໍາແຫນ່ງ Z, ກາງ, ຕ່ໍາແລະເທິງ.ເບິ່ງ schematic ແລະເສັ້ນຈຸດທີ່ສອດຄ້ອງກັນ).ສະແດງໃຫ້ເຫັນລັກສະນະທາງສະນີຍະພາບທີ່ເຫັນໄດ້ຊັດເຈນ.F-actin (cyan), ແກນ (ສີເທົາ).c, Fluorescence confocal micrographs (ມຸມເບິ່ງມຸມ 3D) ຂອງຈຸລັງ epithelial ທີ່ມາຈາກ organoid ທີ່ລ້ຽງຢູ່ໃນ static Transwell (TW; inset within white dashed box) ທຽບກັບ chip hybrid D (fluorest respected full shot) ການປຽບທຽບ 2 morphusology. ມຸມເບິ່ງຂ້າມ (ໃສ່ໃນມຸມຂວາເທິງ; “XZ”) ຍັງສະແດງລັກສະນະ 2D ແລະ 3D. Scale bar, 100 µm.c ພິມຄືນໂດຍໄດ້ຮັບການອະນຸຍາດຈາກເອກະສານອ້າງອີງ.4.Elsevier.
ການຄວບຄຸມສາມາດຖືກກະກຽມໂດຍການລ້ຽງຈຸລັງດຽວກັນ (Caco-2 ຫຼືຈຸລັງ epithelial organoid ໃນລໍາໄສ້) ເຂົ້າໄປໃນ monolayers ສອງມິຕິພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂວັດທະນະທໍາ static ທໍາມະດາ. ທີ່ຫນ້າສັງເກດ, ການຂາດສານອາຫານອາດຈະເປັນຜົນມາຈາກຄວາມອາດສາມາດຂອງ microchannels ຈໍາກັດ (ເຊັ່ນ: ~ 4 µL ໃນຊ່ອງທາງເທິງສຸດໃນການອອກແບບ gut-chip epithelial ຕົ້ນສະບັບ). ເຊັ່ນດຽວກັນ, ຫຼັງຈາກການນໍາໃຊ້ການໄຫຼເຂົ້າ.
ຂະບວນການ lithography ອ່ອນໆຄວນຈະຖືກປະຕິບັດຢູ່ໃນຫ້ອງທີ່ສະອາດ. ສໍາລັບແຕ່ລະຊັ້ນໃນຊິບ (ຊັ້ນເທິງແລະຕ່ໍາແລະແຜ່ນ) ແລະຊິບປະສົມ, photomasks ທີ່ແຕກຕ່າງກັນໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ແລະ fabricated ໃນ wafers ຊິລິຄອນແຍກຕ່າງຫາກເນື່ອງຈາກວ່າຄວາມສູງຂອງ microchannels ແຕກຕ່າງກັນ. ຄວາມສູງເປົ້າຫມາຍຂອງ microchannels ເທິງແລະຕ່ໍາຂອງລໍາໄສ້ໃນ chip ແມ່ນ 500 µm ແລະຄວາມສູງຂອງຊ່ອງຕາມລໍາດັບ. 200 µm.
ເອົາຊິລິໂຄນ wafer ຂະໜາດ 3 ນິ້ວໃສ່ຈານດ້ວຍອາເຊໂທນ. ໝູນຈານຄ່ອຍໆປະໄວ້ 30 ວິນາທີ, ຈາກນັ້ນເອົາເວເຟີໃຫ້ແຫ້ງ. ໂອນ wafer ໃສ່ຈານດ້ວຍ IPA, ຈາກນັ້ນໝຸນແຜ່ນປະມານ 30 ວິນາທີເພື່ອເຮັດຄວາມສະອາດ.
ການແກ້ໄຂ piranha (ປະສົມຂອງ hydrogen peroxide ແລະອາຊິດຊູນຟູຣິກເຂັ້ມຂຸ້ນ, 1: 3 (vol / vol)) ທາງເລືອກສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບການກໍາຈັດສິ່ງເສດເຫຼືອຂອງອິນຊີອອກຈາກຫນ້າດິນ silicon wafer.
ໂຊລູຊັ່ນ Piranha ແມ່ນມີສານກັດກ່ອນ ແລະສ້າງຄວາມຮ້ອນໄດ້. ຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ລະມັດລະວັງດ້ານຄວາມປອດໄພເພີ່ມເຕີມ. ສຳລັບການກໍາຈັດສິ່ງເສດເຫຼືອ, ປ່ອຍໃຫ້ການແກ້ໄຂເຮັດໃຫ້ເຢັນ ແລະ ໂອນໄປໃສ່ຖັງຂີ້ເຫຍື້ອທີ່ສະອາດ, ແຫ້ງ. ໃຊ້ພາຊະນະສຳຮອງ ແລະ ຕິດປ້າຍໃສ່ຖັງຂີ້ເຫຍື້ອຢ່າງຖືກຕ້ອງ. ກະລຸນາປະຕິບັດຕາມຄໍາແນະນໍາດ້ານຄວາມປອດໄພຂອງສະຖານທີ່ສໍາລັບຂັ້ນຕອນລະອຽດເພີ່ມເຕີມ.
ເຮັດໃຫ້ wafers ຂາດນ້ໍາໂດຍການວາງໃສ່ຈານຮ້ອນ 200 °C ເປັນເວລາ 10 ນາທີ. ຫຼັງຈາກທີ່ຂາດນ້ໍາ, wafer ໄດ້ຖືກ shaken ຫ້າຄັ້ງໃນອາກາດເຢັນ.
ຖອກ SU-8 2100 10 ກຣາມໃສ່ກາງຂອງ wafer ຊິລິໂຄນທີ່ສະອາດແລ້ວ. ໃຊ້ tweezers ເພື່ອແຜ່ກະຈາຍ photoresist ເທົ່າທຽມກັນເທິງ wafer. ບາງເທື່ອເອົາ wafer ເທິງແຜ່ນຮ້ອນ 65 ° C ເພື່ອເຮັດໃຫ້ photoresist ຫນ້ອຍຫນຽວແລະແຜ່ງ່າຍ.
SU-8 ໄດ້ຖືກແຈກຢາຍຢ່າງເທົ່າທຽມກັນໃນ wafer ໂດຍການແລ່ນການເຄືອບ spin. ດໍາເນີນໂຄງການຫມຸນຂາເຂົ້າຂອງ SU-8 ສໍາລັບ 5-10 s ເພື່ອຂະຫຍາຍພັນດ້ວຍຄວາມໄວ 500 rpm ດ້ວຍຄວາມເລັ່ງ 100 rpm/s. ກໍານົດການ spin ຕົ້ນຕໍສໍາລັບ 200 µm ຄວາມຫນາຂອງຮູບແບບທີ່ 1,500 aµm ຄວາມຫນາ 2,500 µm rpm ສໍາລັບຊັ້ນເທິງຂອງລໍາໄສ້ໃນຊິບ; ເບິ່ງ "ຂັ້ນຕອນທີ່ສໍາຄັນ" ຂ້າງລຸ່ມນີ້) ກໍານົດຢູ່ທີ່ຄວາມເລັ່ງຂອງ 300 rpm / s 30 ວິນາທີທີ່ 1,200 rpm.
ຄວາມໄວ spin ຕົ້ນຕໍສາມາດປັບໄດ້ຕາມຄວາມຫນາເປົ້າຫມາຍຂອງຮູບແບບ SU-8 ໃນ wafer ຊິລິໂຄນ.
ເພື່ອຜະລິດຮູບແບບ SU-8 ທີ່ມີຄວາມສູງ 500 µm ສໍາລັບຊັ້ນເທິງຂອງລໍາໄສ້ເທິງຊິບ, ການເຄືອບ spin ແລະຂັ້ນຕອນອົບອ່ອນຂອງກ່ອງນີ້ (ຂັ້ນຕອນທີ 7 ແລະ 8) ໄດ້ຖືກເຮັດຊ້ໍາຕາມລໍາດັບ (ເບິ່ງຂັ້ນຕອນທີ 9) ເພື່ອຜະລິດສອງຊັ້ນຂອງ 250 µm ຊັ້ນຫນາຂອງ SU-8, ເຊິ່ງສາມາດວາງຊັ້ນແລະເຂົ້າຮ່ວມໃນ 1 ກ່ອງ UV 2 m.
ອົບອ່ອນຂອງ SU-8 wafers ເຄືອບໂດຍການວາງ wafers ລະມັດລະວັງໃສ່ແຜ່ນຮ້ອນທີ່ 65 ° C ເປັນເວລາ 5 ນາທີ, ຫຼັງຈາກນັ້ນສະຫຼັບການຕັ້ງຄ່າເປັນ 95 °C ແລະ incubate ສໍາລັບ 40 ນາທີເພີ່ມເຕີມ.
ເພື່ອບັນລຸຄວາມສູງ 500 μmຂອງຮູບແບບ SU-8 ໃນ microchannel ເທິງ, ເຮັດຊ້ໍາຂັ້ນຕອນ 7 ແລະ 8 ເພື່ອສ້າງສອງຊັ້ນ SU-8 ທີ່ມີຄວາມຫນາ 250 μm.
ໂດຍໃຊ້ຕົວຈັດຮຽງໜ້າກາກ UV, ປະຕິບັດການທົດສອບໂຄມໄຟຕາມຄໍາແນະນໍາຂອງຜູ້ຜະລິດເພື່ອຄິດໄລ່ເວລາເປີດຮັບແສງຂອງ wafer.(ເວລາຮັບແສງ, ms) = (ປະລິມານແສງ, mJ/cm2)/(ພະລັງງານໂຄມໄຟ, mW/cm2).
ຫຼັງຈາກກໍານົດເວລາການຮັບແສງ, ເອົາ photomask ໃສ່ທີ່ຖືຫນ້າກາກຂອງຕົວຈັດຮຽງຫນ້າກາກ UV ແລະວາງ photomask ໃສ່ SU-8 wafer ເຄືອບ.
ວາງພື້ນຜິວທີ່ພິມອອກຂອງ photomask ໂດຍກົງໃສ່ດ້ານທີ່ເຄືອບ SU-8 ຂອງ silicon wafer ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການກະຈາຍຂອງ UV.
ປ່ອຍ SU-8 ທີ່ເຄືອບ wafer ແລະ photomask ໃນແນວຕັ້ງໃຫ້ 260 mJ/cm2 ຂອງແສງ UV ສໍາລັບເວລາການຮັບແສງທີ່ໄດ້ກໍານົດໄວ້ (ເບິ່ງຂັ້ນຕອນ 10 ຂອງກ່ອງນີ້).
ຫຼັງຈາກການສໍາຜັດ UV, wafers ຊິລິຄອນ SU-8-coated ໄດ້ຖືກ baked ຢູ່ທີ່ 65 ° C ສໍາລັບ 5 min ແລະ 95 ° C ສໍາລັບ 15 ນາທີໃນແຕ່ລະແຜ່ນຮ້ອນເພື່ອ fabricate ຮູບແບບທີ່ມີຄວາມສູງ 200 μm. ຂະຫຍາຍເວລາຫລັງອົບທີ່ 95 ° C ເປັນ 30 ນາທີເພື່ອ fabricate ຮູບແບບທີ່ມີຄວາມສູງ 50 µm.
ນັກພັດທະນາຖືກຖອກໃສ່ຖ້ວຍແກ້ວ, ແລະ wafer ອົບຖືກວາງໄວ້ໃນຖ້ວຍ. ປະລິມານຂອງນັກພັດທະນາ SU-8 ອາດຈະແຕກຕ່າງກັນໄປຕາມຂະຫນາດຂອງແຜ່ນແກ້ວ. ໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າໃຊ້ SU-8 developer ພຽງພໍເພື່ອເອົາ SU-8 ທີ່ບໍ່ເປີດເຜີຍອອກຢ່າງສົມບູນ. ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ, ເມື່ອໃຊ້ຖ້ວຍແກ້ວທີ່ມີເສັ້ນຜ່າກາງ 150 ມມທີ່ມີຄວາມຈຸ 1 L, ໃຫ້ໃຊ້ mold ~ 300-25 mL ໃນໂອກາດພັດທະນາ. ການອອກແຮງງານ.
ລ້າງແມ່ພິມທີ່ພັດທະນາດ້ວຍຜູ້ພັດທະນາສົດ ~ 10 ມລຕາມດ້ວຍ IPA ໂດຍການສີດຢາແກ້ໄຂດ້ວຍທໍ່ທໍ່.
ວາງ wafer ໃນເຄື່ອງເຮັດຄວາມສະອາດ plasma ແລະເປີດເຜີຍອົກຊີເຈນໃນ plasma (ອາຍແກັສໃນບັນຍາກາດ, ຄວາມກົດດັນເປົ້າຫມາຍ 1 × 10−5 Torr, ພະລັງງານ 125 W) ສໍາລັບ 1.5 ນາທີ.
ວາງ wafer ໃນ desiccator ສູນຍາກາດທີ່ມີສະໄລ້ແກ້ວພາຍໃນ. wafers ແລະ slides ສາມາດວາງໄວ້ຂ້າງຄຽງກັນ. ຖ້າ desiccator ສູນຍາກາດແບ່ງອອກເປັນຫຼາຍຊັ້ນໂດຍແຜ່ນ, ວາງ slides ໃນຫ້ອງຕ່ໍາແລະ wafers ຢູ່ໃນຫ້ອງເທິງ. ວາງ 100 μLຂອງ trichloro (1H, 1H-2H), ການແກ້ໄຂ vacuyl ແກ້ວ trichloro (1H, 1H, 2H), um ສໍາລັບ silanization.
ເທເຊລ Caco-2 ແຊ່ແຂງໃນອ່າງອາບນ້ໍາ 37 ອົງສາ C, ຫຼັງຈາກນັ້ນໂອນຈຸລັງທີ່ແຊ່ແຂງໃສ່ກະເປົ໋າ T75 ທີ່ມີ 15 ມລຂອງ Caco-2 ຂະຫນາດກາງ prewarmed 37 ° C.
ເພື່ອຜ່ານຈຸລັງ Caco-2 ຢູ່ທີ່ຄວາມສອດຄ່ອງ 90%, ທໍາອິດທີ່ອົບອຸ່ນ Caco-2 medium, PBS, ແລະ 0.25% trypsin/1 mM EDTA ໃນອາບນ້ໍາ 37 ° C.
ດູດເອົາຕົວກາງໂດຍການດູດຊືມສູນຍາກາດ.ລ້າງຈຸລັງສອງເທື່ອດ້ວຍ 5 mL ຂອງ PBS ອົບອຸ່ນໂດຍການດູດຊຶມສູນຍາກາດອີກຄັ້ງ ແລະເພີ່ມ PBS ສົດ.