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Rapid Production of Cell-Laden Microspheres Using a Flexible Microfluidic Encapsulation Platform.
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2019-08-30 , DOI: 10.1002/smll.201902058 Wen J Seeto 1 , Yuan Tian 1 , Shantanu Pradhan 1 , Petra Kerscher 1 , Elizabeth A Lipke 1
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2019-08-30 , DOI: 10.1002/smll.201902058 Wen J Seeto 1 , Yuan Tian 1 , Shantanu Pradhan 1 , Petra Kerscher 1 , Elizabeth A Lipke 1
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This study establishes a novel microfluidic platform for rapid encapsulation of cells at high densities in photocrosslinkable microspherical hydrogels including poly(ethylene glycol)-diacrylate, poly(ethylene glycol)-fibrinogen, and gelatin methacrylate. Cell-laden hydrogel microspheres are advantageous for many applications from drug screening to regenerative medicine. Employing microfluidic systems is considered the most efficient method for scale-up production of uniform microspheres. However, existing platforms have been constrained by traditional microfabrication techniques for device fabrication, restricting microsphere diameter to below 200 µm and making iterative design changes time-consuming and costly. Using a new molding technique, the microfluidic device employs a modified T-junction design with readily adjustable channel sizes, enabling production of highly uniform microspheres with cell densities (10-60 million cells mL-1 ) and a wide range of diameters (300-1100 µm), which are critical for realizing downstream applications, through rapid photocrosslinking (≈1 s per microsphere). Multiple cell types are encapsulated at rates of up to 1 million cells per min, are evenly distributed throughout the microspheres, and maintain high viability and appropriate cellular activities in long-term culture. This microfluidic encapsulation platform is a valuable and readily adoptable tool for numerous applications, including supporting injectable cell therapy, bioreactor-based cell expansion and differentiation, and high throughput tissue sphere-based drug testing assays.
中文翻译：
使用灵活的微流体封装平台，可快速生产载有细胞的微球。
这项研究建立了一个新的微流控平台，用于以高密度将细胞快速封装在可光交联的微球形水凝胶中，其中包括聚（乙二醇）-二丙烯酸酯，聚（乙二醇）-纤维蛋白原和甲基丙烯酸明胶。载有细胞的水凝胶微球在从药物筛选到再生医学的许多应用中均具有优势。采用微流体系统被认为是按比例放大生产均匀微球的最有效方法。但是，现有的平台已受到传统的微细加工技术的限制，无法用于器件制造，从而将微球直径限制在200 µm以下，并且使得迭代设计变得既费时又费钱。微流体装置采用新的成型技术，采用了改进的T型结设计，通道尺寸易于调节，通过快速的光交联（每个微球约1 s），可以生产出具有细胞密度（10-60百万个细胞mL-1）和宽范围的直径（300-1100 µm）的高度均匀的微球，这对于实现下游应用至关重要。多种细胞类型以每分钟高达一百万个细胞的速率被封装，均匀地分布在整个微球中，并在长期培养中保持高活力和适当的细胞活性。该微流体封装平台是适用于众多应用的有价值且易于采用的工具，包括支持可注射细胞治疗，基于生物反应器的细胞扩增和分化以及基于高通量组织球的药物测试分析。
更新日期：2019-11-20
中文翻译：
使用灵活的微流体封装平台，可快速生产载有细胞的微球。
这项研究建立了一个新的微流控平台，用于以高密度将细胞快速封装在可光交联的微球形水凝胶中，其中包括聚（乙二醇）-二丙烯酸酯，聚（乙二醇）-纤维蛋白原和甲基丙烯酸明胶。载有细胞的水凝胶微球在从药物筛选到再生医学的许多应用中均具有优势。采用微流体系统被认为是按比例放大生产均匀微球的最有效方法。但是，现有的平台已受到传统的微细加工技术的限制，无法用于器件制造，从而将微球直径限制在200 µm以下，并且使得迭代设计变得既费时又费钱。微流体装置采用新的成型技术，采用了改进的T型结设计，通道尺寸易于调节，通过快速的光交联（每个微球约1 s），可以生产出具有细胞密度（10-60百万个细胞mL-1）和宽范围的直径（300-1100 µm）的高度均匀的微球，这对于实现下游应用至关重要。多种细胞类型以每分钟高达一百万个细胞的速率被封装，均匀地分布在整个微球中，并在长期培养中保持高活力和适当的细胞活性。该微流体封装平台是适用于众多应用的有价值且易于采用的工具，包括支持可注射细胞治疗，基于生物反应器的细胞扩增和分化以及基于高通量组织球的药物测试分析。
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