Geração de microcápsulas de núcleo-casca com dispositivo de focagem tridimensional para formação eficiente de esferoides celulares

Apresentamos um dispositivo microfluídico que gera fluxo coaxial tridimensional (3D) pela adição de uma simples elevação para produzir uma microcápsula de núcleo-casca de alginato para a formação eficiente de um esferoide celular. Uma elevação afunilada na saída do canal de focagem bidimensional permite que o fluxo externo envolva o fluxo do núcleo. A solução aquosa no fluxo do núcleo foi focada e cercada por uma solução de alginato a 1,8% para ser solidificada como uma casca. O fluxo coaxial de dupla camada (fase aquosa) foi fragmentado em uma gota pelo fluxo de cisalhamento do ácido oleico (fase oleosa) contendo cloreto de cálcio para a polimerização da casca de alginato. A gota gerada do fluxo coaxial laminar manteve uma estrutura de dupla camada e a gelificação da solução de alginato formou uma microcápsula de núcleo-casca. A espessura da casca da microcápsula foi ajustada de 8 a 21 μm pela variação de duas taxas de fluxo aquoso. A forma interna da casca era quase esférica quando a proporção da mistura de água-glicol no fluxo do núcleo excedeu 20%. A microcápsula foi utilizada para formar um esferoide de células de carcinoma embrionário (corpo embrioide; EB) injetando uma suspensão celular no fluxo do núcleo. As células dentro da microcápsula agregaram-se em um EB dentro de 2 dias e a taxa de formação de EB foi superior a 80% com forte compactação. A microcápsula formou EBs esféricos isolados sem pequenos clusters satélites ou formas irregulares, como observado em microesferas sólidas. O chip microfluídico para encapsulação de células pôde gerar um número de EBs com alta taxa de formação de EB em comparação com o método convencional de gota pendente. A microcápsula de núcleo-casca gerada pela focagem 3D no microcanal foi eficaz na formação de um grande número de clusters celulares esféricos e a encapsulação de células na microcápsula deve ser útil no transplante de células ilhotas ou enriquecimento de células-tronco cancerígenas.