ผลกระทบของมุมของหลุมจุลภาครูปร่างสี่เหลี่ยมข้าวหลามตัดในการสร้างกลุ่มเซลล์คล้ายเนื้อเยื่อ

Abstract

การศึกษานี้แบ่งออกเป็นสองวัตถุประสงค์หลัก วัตถุประสงค์แรกเป็นการศึกษาผลกระทบของมุมของหลุมจุลภาครูปร่างทรงพีระมิดฐานสี่เหลี่ยมข้าวหลามตัดทั้ง 3 รูปร่างคือ มุมแหลม (66 องศา) มุมด้านเท่า (90 องศา) และมุมป้าน (106 องศา) ต่อการสร้างกลุ่มเซลล์คล้ายเนื้อเยื่อสำหรับการเลี้ยงที่ใช้การไหลแบบต่อเนื่อง โดยแต่ละหลุมจุลภาควางเรียงชิดกันเพื่อลดพื้นที่ว่างไม่ให้เซลล์ไปเกาะหรือเกิดการสูญเสียเซลล์ไป ในบริเวณก้นหลุมจุลภาคมีทรงกระบอกรัศมี 450 ไมโครเมตร ติดตั้งอยู่ ซึ่งเป็นตำแหน่งที่จะเกิดการสร้างกลุ่มเซลล์คล้ายเนื้อเยื่อขึ้น และทำให้ความลึกรวมทั้งหมดของหลุมจุลภาคเท่ากับ 550 ไมโครเมตร ในการทดลองได้ใช้อัตราการไหลเท่ากับ 10 ไมโครลิตรต่อชั่วโมง ทั้งจากผลการคำนวณ และผลการทดลองพบว่า ในกรณีหลุมจุลภาคที่มีมุม 66 องศา ของไหลที่ไหลผ่านหลุมมีการเบี่ยงเบนทิศทางเข้าสู่กึ่งกลางหลุมมากกว่าหลุมแบบอื่น และน่าจะทำให้เกิดการสร้างกลุ่มเซลล์คล้ายเนื้อเยื่อของเซลล์ลำบาก เพราะถูกรบกวนจากของไหลค่อนข้างสูง ในกรณีหลุมจุลภาคที่มีมุม 90 องศา ของไหลมีการเบี่ยงเบนทิศทางเข้าสู่กึ่งกลางลดลง ทำให้มีการสร้างกลุ่มเซลล์คล้ายเนื้อเยื่อได้ดีขึ้น อย่างไรก็ตาม เมื่อหลุมจุลภาคมีมุม 106 องศา ของไหลมีการเบี่ยงเบนทิศทางเข้าหากึ่งกลางหลุมน้อยลงมาก ทำให้เซลล์บางส่วนไม่ถูกพัดพามารวมกันที่บริเวณก้นหลุมทรงกระบอก โดยเซลล์บางส่วนติดอยู่บนบริเวณผนังด้านข้าง ทำให้การสร้างกลุ่มเซลล์คล้ายเนื้อเยื่อลดต่ำลง ดังนั้นผลการศึกษาจึงบ่งชี้ว่าหลุมจุลภาคทรงพีระมิดฐานสี่เหลี่ยมข้าวหลามตัดมุม 90 องศา มีความเหมาะสมที่สุดในการสร้างกลุ่มเซลล์คล้ายเนื้อเยื่อ นอกจากนั้น ผลการทดลองยังแสดงให้เห็นด้วยว่าอัตราการรอดชีวิตของเซลล์มีแนวโน้มดีกว่าหลุมจุลภาคแบบอื่นอีกด้วย วัตถุประสงค์ที่สองคือการสร้างระบบของไหลจุลภาคที่ใช้ต้นทุนต่ำ และรวดเร็ว โดยการสร้างแม่พิมพ์ด้วยการพิมพ์สามมิติด้วยเรซิ่น สำหรับการพิมพ์สามมิติจะทำให้สร้างแม่พิมพ์ที่มีรูปร่างที่ซับซ้อนมากได้ แต่ขนาดที่เล็กสุดยังจำกัดอยู่ และความแข็งแรงทางกล และความทนทานต่อความร้อนไม่ดีนัก อย่างไรก็ตาม วิธีการที่พัฒนาที่ขึ้นสามารถใช้งานได้ดีในการหล่อสารพอลิไดเมทิลซิโลเซนสำหรับระบบของไหลจุลภาค ซึ่งใช้งานอย่างมากในงานวิจัยทางด้านนี้