KCI등재
SCIE
Stabilization and improved functionality of three-dimensional perfusable microvascular networks in microfluidic devices under macromolecular crowding
저자
Ho-Ying Wan (Institute for Tissue Engineering and Regenerative Medicine, The Chinese University of Hong Kong) ; Jack Chun Hin Chen (Department of Biomedical Engineering, Faculty of Engineering, The Chinese University of Hong Kong) ; Qinru Xiao (Department of Biomedical Engineering, Faculty of Engineering, The Chinese University of Hong Kong) ; Christy Wingtung Wong (Institute for Tissue Engineering and Regenerative Medicine, The Chinese University of Hong Kong) ; Boguang Yang (Department of Orthopaedics & Traumatology, Faculty of Medicine, The Chinese University of Hong Kong) ; Benjamin Cao (Biomedical Manufacturing Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO)) ; Rocky S. Tuan (Institute for Tissue Engineering and Regenerative Medicine, The Chinese University of Hong Kong) ; Susan K. Nilsson (Biomedical Manufacturing Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO)) ; Yi-Ping Ho (Department of Biomedical Engineering, Faculty of Engineering, The Chinese University of Hong Kong) ; Michael Raghunath (Institute for Chemistry and Biotechnology, Zurich University of Applied Sciences) ; Roger D. Kamm (Department of Biology and Mechanical Engineering, Massachusetts Institute of Technology) ; Anna Blocki (Institute for Tissue Engineering and Regenerative Medicine, The Chinese University of Hong Kong)
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2023
작성언어
English
주제어
등재정보
KCI등재,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
930-945(16쪽)
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제공처
Background There is great interest to engineer in vitro models that allow the study of complex biological processes of the microvasculature with high spatiotemporal resolution. Microfluidic systems are currently used to engineer microvasculature in vitro, which consists of perfusable microvascular networks (MVNs). These are formed through spontaneous vasculogenesis and exhibit the closest resemblance to physiological microvasculature. Unfortunately, under standard culture conditions and in the absence of co-culture with auxiliary cells as well as protease inhibitors, pure MVNs suffer from a short-lived stability.
Methods Herein, we introduce a strategy for stabilization of MVNs through macromolecular crowding (MMC) based on a previously established mixture of Ficoll macromolecules. The biophysical principle of MMC is based on macromolecules occupying space, thus increasing the effective concentration of other components and thereby accelerating various biological processes, such as extracellular matrix deposition. We thus hypothesized that MMC will promote the accumulation of vascular ECM (basement membrane) components and lead to a stabilization of MVN with improved functionality.
Results MMC promoted the enrichment of cellular junctions and basement membrane components, while reducing cellular contractility. The resulting advantageous balance of adhesive forces over cellular tension resulted in a significant stabilization of MVNs over time, as well as improved vascular barrier function, closely resembling that of in vivo microvasculature.
Conclusion Application of MMC to MVNs in microfluidic devices provides a reliable, flexible and versatile approach to stabilize engineered microvessels under simulated physiological conditions.
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