2024/01/02
Automated fabrication of a scalable heart-on-a-chip device by 3D printing of thermoplastic elastomer nanocomposite and hot embossing
Wu, Q.; Xue, R.; Zhao, Y.; Ramsay, K.; Yan Wang, E.; Savoji, H.; Veres, T.; Cartmell, S.H.; Radisic, M. (2024). Automated fabrication of a scalable heart-on-a-chip device by 3D printing of thermoplastic elastomer nanocomposite and hot embossing. Bioactive Material. 2024, vol. 33 (46-60).
Le succès de la transposition des dispositifs d’organes sur puce nécessite le développement d’un flux de travail automatisé pour la fabrication des dispositifs, ce qui est rendu difficile par la nécessité de déposer avec précision de multiples classes de matériaux dans des configurations à l’échelle du micro-mètre. De nombreux dispositifs actuels de cœur sur puce sont fabriqués manuellement, ce qui nécessite l’expertise et la dextérité d’opérateurs qualifiés. Ici, nous avons conçu une méthode de fabrication automatisée et évolutive pour concevoir une plateforme multipuits Biowire II afin de générer des tissus cardiaques humains dérivés d’iPSC. Cette plateforme de cœur sur puce à haut débit intègre des microfils nanocomposites fluorescents comme capteurs de force, produits à partir de points quantiques et d’élastomère thermoplastique, et imprimés en 3D sur une base de culture tissulaire en polystyrène modelée par gaufrage à chaud. Un réseau d’électrodes de carbone intégrées a été incorporé en une seule étape dans la base, encadrant les micropuits de part et d’autre. L’approche simple et rapide de l’impression 3D a permis d’augmenter de manière efficace et transparente le système Biowire II qui est passé d’une puce à 8 puits à un format à 24 et 96 puits,, ce qui a entraîné une augmentation de l’efficacité de la fabrication de la plateforme de 17,5000 à 69,000 % par puits. La compatibilité de l’appareil avec la stimulation électrique à long terme dans chaque puits a facilité la génération ciblée de tissus cardiaques matures dérivés d’iPSC humains, ce qui se manifeste par une relation force-fréquence positive, une potentialisation après le repos et un appareil sarcomérique bien aligné. La facilité d’utilisation de ce système et sa capacité à évaluer les réponses aux médicaments dans les tissus cardiaques matures en font une plateforme puissante et fiable pour le criblage et le développement rapides de médicaments précliniques.