Teoretická část předložené bakalářské práce popisuje problematiku buněčných modelů užívaných ve výzkumu nádorových onemocnění, využití mikrofluidních systémů z polydimethylsiloxanu (PDMS) pro přípravu 3D buněčných modelů (sféroidů) a možnost využití technologií 3D tisku pro tvorbu mikrofluidních zařízení.
Praktická část je zaměřena na výrobu mikrofluidního kultivačního systému pro kultivace sféroidů ve statickém a průtokovém režimu. V průběhu práce byly připraveny a na 3D tiskárně vytisknuty formy s mikrostrukturou pro odlévání. Byly testovány povrchové modifikace PDMS pro tvorbu sféroidů. Dále byl optimalizován proces stavby navrženého mikrofluidního kultivačního zařízení a proces statické kultivace sféroidů v mikrofluidním kultivačním systému. V připravených kultivačních systémech byly provedeny statické kultivace buněčných kultur.
Anotace v angličtině
The theoretical part of submitted bachelor's thesis describes issues of cell models used in tumour research, use of microfluidic systems made from Polydimethylsiloxane (PDMS) in preparation of 3D cell models (spheroids) and possible use of 3D print technologies in fabrication of microfluidic systems.
The methodical part is focused on fabrication of microfluidic cultivation system for spheroid cultivation in static and flow mode. Masters with microstructure for PDMS casting were fabricated by 3D printing. PDMS surface modifications for spheroid formation were tested. Fabrication of proposed cultivation system and static cultivation of spheroids in said system were optimised. Static cell cultivations were tested in prepared cultivation systems.
Klíčová slova
BioMEMS, Mikrofluidní systém, PDMS, 3D tisk, povrchové modifikace, sféroid
Klíčová slova v angličtině
BioMEMS, Microfluidic systém, PDMS, 3D print, surface modifications, spheroid
Rozsah průvodní práce
82
Jazyk
CZ
Anotace
Teoretická část předložené bakalářské práce popisuje problematiku buněčných modelů užívaných ve výzkumu nádorových onemocnění, využití mikrofluidních systémů z polydimethylsiloxanu (PDMS) pro přípravu 3D buněčných modelů (sféroidů) a možnost využití technologií 3D tisku pro tvorbu mikrofluidních zařízení.
Praktická část je zaměřena na výrobu mikrofluidního kultivačního systému pro kultivace sféroidů ve statickém a průtokovém režimu. V průběhu práce byly připraveny a na 3D tiskárně vytisknuty formy s mikrostrukturou pro odlévání. Byly testovány povrchové modifikace PDMS pro tvorbu sféroidů. Dále byl optimalizován proces stavby navrženého mikrofluidního kultivačního zařízení a proces statické kultivace sféroidů v mikrofluidním kultivačním systému. V připravených kultivačních systémech byly provedeny statické kultivace buněčných kultur.
Anotace v angličtině
The theoretical part of submitted bachelor's thesis describes issues of cell models used in tumour research, use of microfluidic systems made from Polydimethylsiloxane (PDMS) in preparation of 3D cell models (spheroids) and possible use of 3D print technologies in fabrication of microfluidic systems.
The methodical part is focused on fabrication of microfluidic cultivation system for spheroid cultivation in static and flow mode. Masters with microstructure for PDMS casting were fabricated by 3D printing. PDMS surface modifications for spheroid formation were tested. Fabrication of proposed cultivation system and static cultivation of spheroids in said system were optimised. Static cell cultivations were tested in prepared cultivation systems.
Klíčová slova
BioMEMS, Mikrofluidní systém, PDMS, 3D tisk, povrchové modifikace, sféroid
Klíčová slova v angličtině
BioMEMS, Microfluidic systém, PDMS, 3D print, surface modifications, spheroid
Zásady pro vypracování
Student stanoví konkrétní reálné cíle rešeršní a praktické části bakalářské práce a úkoly pro jejich dosažení. Student vymezí plán úkolů, pomocí kterých se pokusí dosáhnout stanovené cíle práce.
Při vypracování bakalářské práce bude student postupovat takto:
Vytvoří literární rešerši o významu, využití a možnostech přípravy 3D buněčných kultur. Zaměří se na zejména na přístupy využívající mikrotechnologie.
Navrhne základní design 3D mikrofluidní kultivační cely, včetně protokolů pro její výrobu z PDMS.
Navrhne a optimalizuje protokoly povrchových úprav PDMS pro kultivace 3D kultur.
Optimalizuje protokol kultivace 3D kultur v kultivační cele v statickém režimu.
Navrhne realizaci kultivace 3D kultur v průtokovém režimu a v případě úspěšných kultivací v statickém režimu se pokusí optimalizovat kultivace v průtokovém režimu.
Zásady pro vypracování
Student stanoví konkrétní reálné cíle rešeršní a praktické části bakalářské práce a úkoly pro jejich dosažení. Student vymezí plán úkolů, pomocí kterých se pokusí dosáhnout stanovené cíle práce.
Při vypracování bakalářské práce bude student postupovat takto:
Vytvoří literární rešerši o významu, využití a možnostech přípravy 3D buněčných kultur. Zaměří se na zejména na přístupy využívající mikrotechnologie.
Navrhne základní design 3D mikrofluidní kultivační cely, včetně protokolů pro její výrobu z PDMS.
Navrhne a optimalizuje protokoly povrchových úprav PDMS pro kultivace 3D kultur.
Optimalizuje protokol kultivace 3D kultur v kultivační cele v statickém režimu.
Navrhne realizaci kultivace 3D kultur v průtokovém režimu a v případě úspěšných kultivací v statickém režimu se pokusí optimalizovat kultivace v průtokovém režimu.
Seznam doporučené literatury
Doporučená časopisecká literatura:
BENIEN, Parul a Archana SWAMI. 3D tumor models: history, advances and future perspectives. Future Oncology. 2014, 10(7), 1311?1327. ISSN 1479-6694, 1744-8301. doi:10.2217/fon.13.274
SUNG, Kyung Eun a David J. BEEBE. Microfluidic 3D models of cancer. Advanced Drug Delivery Reviews. 2014, 79?80, 68?78. ISSN 0169409X. doi:10.1016/j.addr.2014.07.002
HUH, Dongeun, Geraldine A. HAMILTON a Donald E. INGBER. From 3D cell culture to organs-on-chips. Trends in Cell Biology. 2011, 21(12), 745?754. ISSN 09628924. doi:10.1016/j.tcb.2011.09.005
VAN DUINEN, Vincent, Sebastiaan J TRIETSCH, Jos JOORE, Paul VULTO a Thomas HANKEMEIER. Microfluidic 3D cell culture: from tools to tissue models. Current Opinion in Biotechnology. 2015, 35, 118?126. ISSN 09581669. doi:10.1016/j.copbio.2015.05.002
CARVALHO, Mariana R., Daniela LIMA, Rui L. REIS, Vitor M. CORRELO a Joaquim M. OLIVEIRA. Evaluating Biomaterial- and Microfluidic-Based 3D Tumor Models. Trends in Biotechnology. 2015, 33(11), 667?678. ISSN 01677799. doi:10.1016/j.tibtech.2015.09.009
GUPTA, Nilesh, Jeffrey R. LIU, Brijeshkumar PATEL, Deepak E. SOLOMON, Bhuvaneshwar VAIDYA a Vivek GUPTA. Microfluidics-based 3D cell culture models: Utility in novel drug discovery and delivery research: Gupta et al. Bioengineering & Translational Medicine. 2016, 1(1), 63?81. ISSN 23806761. doi:10.1002/btm2.10013
Další studijní literatura (vybrané kapitoly):
TABELING, P. Introduction to microfluidics. Oxford, U.K..; New York: Oxford University Press, 2005. ISBN 978-0-19-856864-3.
BETTINGER, Christopher, Jeffrey BORENSTEIN a Sarah TAO, ed. Microfluidic cell culture systems. 1st ed. Oxford; Waltham, MA: William Andrew, 2013. Micro & nano technologies series. ISBN 978-1-4377-3459-1.
WEI-CHENG TIAN a ERIN FINEHOUT. Microfluidics for Biological Applications. Boston, MA: Springer US, 2009. ISBN 978-0-387-09479-3.
NGUYEN, Nam-Trung a Steven T. WERELEY. Fundamentals and applications of microfluidics. 2nd ed. Boston: Artech House, 2006. Artech House integrated microsystems series. ISBN 978-1-58053-972-2.
BADILESCU, Simona a Muthukumaran PACKIRISAMY. Biomems: science and engineering perspectives. 2016. ISBN 978-1-4398-9116-2.
Seznam doporučené literatury
Doporučená časopisecká literatura:
BENIEN, Parul a Archana SWAMI. 3D tumor models: history, advances and future perspectives. Future Oncology. 2014, 10(7), 1311?1327. ISSN 1479-6694, 1744-8301. doi:10.2217/fon.13.274
SUNG, Kyung Eun a David J. BEEBE. Microfluidic 3D models of cancer. Advanced Drug Delivery Reviews. 2014, 79?80, 68?78. ISSN 0169409X. doi:10.1016/j.addr.2014.07.002
HUH, Dongeun, Geraldine A. HAMILTON a Donald E. INGBER. From 3D cell culture to organs-on-chips. Trends in Cell Biology. 2011, 21(12), 745?754. ISSN 09628924. doi:10.1016/j.tcb.2011.09.005
VAN DUINEN, Vincent, Sebastiaan J TRIETSCH, Jos JOORE, Paul VULTO a Thomas HANKEMEIER. Microfluidic 3D cell culture: from tools to tissue models. Current Opinion in Biotechnology. 2015, 35, 118?126. ISSN 09581669. doi:10.1016/j.copbio.2015.05.002
CARVALHO, Mariana R., Daniela LIMA, Rui L. REIS, Vitor M. CORRELO a Joaquim M. OLIVEIRA. Evaluating Biomaterial- and Microfluidic-Based 3D Tumor Models. Trends in Biotechnology. 2015, 33(11), 667?678. ISSN 01677799. doi:10.1016/j.tibtech.2015.09.009
GUPTA, Nilesh, Jeffrey R. LIU, Brijeshkumar PATEL, Deepak E. SOLOMON, Bhuvaneshwar VAIDYA a Vivek GUPTA. Microfluidics-based 3D cell culture models: Utility in novel drug discovery and delivery research: Gupta et al. Bioengineering & Translational Medicine. 2016, 1(1), 63?81. ISSN 23806761. doi:10.1002/btm2.10013
Další studijní literatura (vybrané kapitoly):
TABELING, P. Introduction to microfluidics. Oxford, U.K..; New York: Oxford University Press, 2005. ISBN 978-0-19-856864-3.
BETTINGER, Christopher, Jeffrey BORENSTEIN a Sarah TAO, ed. Microfluidic cell culture systems. 1st ed. Oxford; Waltham, MA: William Andrew, 2013. Micro & nano technologies series. ISBN 978-1-4377-3459-1.
WEI-CHENG TIAN a ERIN FINEHOUT. Microfluidics for Biological Applications. Boston, MA: Springer US, 2009. ISBN 978-0-387-09479-3.
NGUYEN, Nam-Trung a Steven T. WERELEY. Fundamentals and applications of microfluidics. 2nd ed. Boston: Artech House, 2006. Artech House integrated microsystems series. ISBN 978-1-58053-972-2.
BADILESCU, Simona a Muthukumaran PACKIRISAMY. Biomems: science and engineering perspectives. 2016. ISBN 978-1-4398-9116-2.