2007년 10월 1일
제 이름은 문항입니다. 저는 콘돔 전공 교수님과 함께 연구하고 있습니다. 저와 교수님은 XYJ 스테이지를 사용하여 세포의 3D 구조를 제작하는 연구를 수행하고 있습니다.
안녕하세요, 저는 세포 캡슐화, 배지 및 겔을 이용한 세포 프린팅 프로젝트를 수행하고 있는 PE와 Lynn입니다. 이것은 세포 배지 위로 세포 및 세포 혼합물을 분사하기 위한 솔레노이드 밸브입니다. 이 솔레노이드 밸브는 두 개의 신호선에 의해 활성화됩니다.
신호선은 여기 드라이 보드에서 나옵니다. 신호가 여기서 발생합니다. 해당 라인을 통해 연결되는 장치가 바로 함수 발생기입니다.
먼저 프로그램된 방식으로 생성됩니다. 따라서 펄스를 변경하고 싶다면 해당 스위치 라인을 통해 프로그램을 변경하거나, 컴퓨터로 프로세스 생성기를 제어할 수 있습니다. 솔레노이드 밸브는 전기 신호에 의해 개폐되며, 세포는 해당 라인을 통해 공급됩니다.
세포와 배지 또는 아그로 겔(agro gel)은 시린지를 통해 공급됩니다. 물속에 있는 시린지의 내부가 공기에 의해 가볍게 가압됩니다. 가압된 공기는 여기 라인과 같은 탱크에서 공급됩니다.
따라서 작은 라인과 이온화된 공기가 공기 필터를 통해 흐릅니다. 공기 필터는 먼지와 기타 오염 물질을 걸러냅니다. 압력 생성기라고 불리는 장치는 솔라 공기 밸브를 열거나 닫는 데 사용되는 신호를 생성하며, 컴퓨터는 P-I-B-U-S-V 커넥터를 통해 연결됩니다.
USB 포트를 컴퓨터 또는 노트북에 직접 연결하여 사용할 수 있습니다. 해당 포트는 이쪽에 연결되어 있으며, 여기 있는 제어용 노트북을 통해 조작할 수 있습니다.
따라서 스테이지의 이동과 벨의 개폐 동작을 동기화하려면 노트북과 동일한 컨트롤러로 제어할 수 있습니다. 이를 통해 벨이 열리고 닫히는 시점과 스테이지가 이동하고 정지하는 시점의 타이밍을 조절할 수 있으며, 결과적으로 이동 동작과 벨의 개폐를 동기화할 수 있습니다.
해당 스테이지는 전동 스테이지입니다. 이는 제어 신호 라인과 모터를 통해 자동으로 이동합니다. 모터 구동 정밀도는 0.1 micrometers입니다.
따라서 이상적으로는 최대 100mm 길이의 선을 그릴 수 있습니다. 제트 축이 그와 같이 상하로 이동하며, 이를 통해 기판과 솔라 벨트 사이의 간격을 조절합니다.
따라서 분사 높이를 조절할 수 있습니다. 해당 기질은 여기 있는 XY 스테이지, 즉 이쪽의 X축과 저쪽의 Y축에 연결되어 있습니다. 따라서 XY 평면을 따라 이동하게 됩니다.
따라서 특징 데모의 오른쪽 단계는 X, Y, Z의 세 축으로 구성됩니다. 제트 축 또는 XY 축은 여기서 신호에 의해 제어됩니다. 신호선은 여기의 모션 컨트롤러에 연결되어 있습니다. 이 모션 컨트롤러는 수동으로 제어할 수 없으므로 수동 스위치가 전혀 없습니다.
이는 노트북 컴퓨터를 통해 제어됩니다. 노트북 컴퓨터가 연결되어 있습니다. 컨트롤러 뒷면에는 XY jet 프린팅 셀을 위한 세 개의 x축이 있습니다.
따라서 세 가지 서로 다른 종류의 신호를 독립적으로 생성합니다. 그 후 모션 컨트롤러는 rf 2, 3, 2 커넥터를 통해 통신하며, 이는 USV에 직접 연결됩니다. 그리고 USV는 노트북 컴퓨터에 연결됩니다.
따라서 노트북으로 제어되는 보로우어(borrower)입니다. AutoCAD 프로그램을 사용하여 다음과 같이 G-코드 경로를 생성합니다. 그러면 이것이 기계어로 변환됩니다.
따라서 기계어는 단순한 문자나 숫자와 같은 형태로 전송됩니다. 여기에는 X, Y, Z 스테이지와 관련된 각 위치가 있으며, 해당 프로그램이 포함된 파일을 선택한 다음 그런 방식으로 프로그램을 다운로드하여 엽니다. 그런 다음 파일에서 동일한 텍스트 파일을 선택합니다.
텍스트 파일만 다운로드한 후, 텍스트 파일을 선택하여 노트북에서 com motion controller executive로 자동 다운로드합니다. 그러면 앞서 언급한 대로 BAM 문자가 나타납니다. 이 플라스크에는 NIH 3T3 마우스 섬유아세포가 들어 있습니다. 먼저 기존 배지를 흡입하여 제거하겠습니다.
이 과정은 세포를 계대 배양하는 단계이며, 세포들은 플라스크 바닥에 부착되어 있습니다. 따라서 배지를 흡입하여 제거한 후, 효소인 트립신을 넣어줍니다. 트립신을 플라스크에 넣은 후, 세포가 플라스크 바닥에서 떨어질 때까지 3~5분 동안 기다려야 합니다.
이제 배지를 넣고 세포를 원심분리 튜브로 계대 배양할 준비가 되었습니다. 희석 비율은 1:1입니다. 따라서 여기에 배지 6 mL를 넣고, 모든 세포가 계대 배양될 수 있도록 세포들을 가볍게 씻어내겠습니다.
이제 이 튜브에 담긴 세포들을 원심분리할 준비가 되었습니다. 이 세포들을 1,000 RPM에서 3~5분 동안 원심분리하겠습니다. 세포들이 펠렛 형태로 가라앉았으므로, 상층액을 흡입하여 제거하겠습니다.
이제 PBS로 세포를 세척하겠습니다. 이는 세포 염색을 위한 과정입니다. 우리가 사용할 염색약은 에스테라제 기질입니다.
이제 다시 원심분리하여 세포를 펠렛 형태로 가라앉히겠습니다. 그런 다음 PBS를 흡입하여 제거하고, 세포 수를 측정하기 위해 배지로 다시 현탁하겠습니다.
샘플을 채취할 때 튜브 전체에서 농도가 일정하도록 세포를 혼합하고 있습니다. 이제 세포 밀도를 측정하기 위해 세포액 100 µL를 취하겠습니다. 다음으로 염색액인 트립판 블루(trypan blue) 100 µL를 넣겠습니다.
염색약이 죽은 세포막에 침투할 수 있도록 3~5분 동안 기다립니다. 세포 수를 측정할 때, 파란색으로 염색된 세포는 세지 않습니다. 이제 혈구계수기로 세포 수를 측정할 준비가 되었으며, 세포 혼합액 50 µL를 혈구계수기의 각 쪽에 옮겨 담겠습니다.
이제 커버글라스를 덮겠습니다. 헤모사이토미터에는 두 개의 측정 구역이 있습니다. 먼저 첫 번째 구역을 세고, 양쪽 구역을 모두 센 후 평균값을 구한 다음, Trypan Blue를 이용해 1:1 희석을 했으므로 2를 곱해줍니다.
따라서 기본적으로 세포 밀도는 135 × 10⁴ cells/mL가 됩니다. 본 실험에서는 0.5 × 10⁶ cells/mL 농도의 세포 용액을 사용할 것입니다. 현재 13.5 × 10⁶개의 세포가 있으므로, 27 mL의 배지에 세포를 재현탁하겠습니다.
우리는 두 가지 서로 다른 유형의 염색약을 사용합니다. 이것은 molecular probes 사의 생사 분석(live dead assay)입니다. 첫 번째 염색약은 calcium am입니다.
두 번째 염색법은 AUM 호모다이머(homodimer)로, 사멸 세포를 염색합니다. 녹색 형광을 얻기 위해서는 청색 여기광을 사용하고, 적색 형광을 얻기 위해서는 녹색 여기광을 사용합니다. 이 두 가지 염색의 이미징 단계에서 다이스(dice) 용액은 PBS로 준비합니다.
먼저 5 mL의 PBS(인산완충생리식염수)를 튜브에 옮깁니다. 이는 염류 용액입니다. 이제 0.5 µL의 calcium am per mil을 추가하겠습니다.
이제 튜브에 2.5 µL의 calcium am을 추가하고, 2 µL의 athe homodimer per mil of PBS를 추가합니다. 여기 btex 장비가 있습니다. 이 장비는 세포와 배지가 전체 부피에 걸쳐 잘 분산되도록 합니다.
이제 200 µL의 세포 현탁액을 여기에 로딩합니다. 그런 다음 캡을 씌워 다음과 같이 단단히 밀폐합니다. 밸브를 열면 공기압이 유입되며, 그때 벨트를 다음과 같이 조정하여 압력을 변경합니다.
따라서 조정합니다. 압력은 5 PSI입니다. 튜브 내부의 압력은 5 PSI입니다.
여기서 여기까지, 구멍 내부의 이것을 통해 연결되었습니다. 여기서 벨을 열고 5 PSI 압력으로 세포를 주입한 다음 개방을 시작합니다. 그러면 솔레노이드 밸브가 작동하기 시작합니다.
그런 다음 기판을 배치합니다. 기판은 단순한 슬라이드 글라스입니다. 그리고 적절한 양을 로딩한 후, 다음과 같이 스카치테이프를 붙여 기판을 고정합니다.
그리고 간단히 고정합니다. 셀과 airy 밸브, 그리고 기판 전체를 설정하여 airy 작동 시 움직이도록 합니다. 따라서 전체 설정을 완료한 후 airy 밸브를 열어 시작합니다.
그런 다음 스테이지를 그렇게 이동시키죠? 그리고 기판 위에 패턴을 만들면 바로 문자가 완성됩니다. 이제 앞서 제조한 염료 용액에 출력된 액적들을 침전시키겠습니다.
이제 액적을 10분 동안 배양한 후 이미지를 촬영하겠습니다. 먼저 접안렌즈를 통해 이미지를 조정하겠습니다. 첫 번째 이미지는 단순한 명시야 이미지입니다.
조명을 끄고 필터를 교체하여 청색 여기광을 조사하면 녹색 형광이 나타납니다. 세 번째로 촬영할 이미지는 Thm Homodimer 염색을 통한 사멸 세포의 모습입니다. 녹색광을 조사하면 적색 형광을 얻을 수 있습니다.
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본 논문에서는 세포 프린팅 프로젝트를 이용한 3D 세포 구조체의 개발에 대해 논합니다. 본 연구는 세포 캡슐화와 프린팅 공정을 개선하기 위한 배지 및 겔의 사용을 포함합니다.
본 연구에서는 정밀한 세포 캡슐화 및 배치가 가능한 프로그래밍 가능 마이크로플루이딕 플랫폼을 제시하여, 재현 가능한 3D 세포 구조 형성을 가능하게 합니다. 이 시스템은 표현형 스크리닝과 세포 반응의 기전적 위험 분석을 위한 제어된 미세환경을 제공함으로써 초기 단계의 타겟 검증을 지원합니다. 자동화된 스테이징 및 밸브 제어와의 통합을 통해 발견 워크플로우의 처리량과 재현성을 향상시킵니다.
이 방법은 가설 기반의 세포 패턴 형성 및 정량적 반응 측정을 가능하게 함으로써, 초기 발견(Early Discovery)부터 리드 물질 확인(Lead Identification)에 이르는 발견 연속체 내에서 중요한 위치를 차지합니다.