Großflächige, automatisierte Produktion von aus Fett gewonnenen Stammzellsphäroiden für den 3D-Bioprinting

Gabriela S. Kronemberger; Guilherme A. S. C. Miranda; Taisnara I. G. Silva; Rosângela M. Gonçalves; José M. Granjeiro; Leandra S. Baptista

doi:10.3791/63430

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Methodenartikel

Großflächige, automatisierte Produktion von aus Fett gewonnenen Stammzellsphäroiden für den 3D-Bioprinting

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DOI:

10.3791/63430

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31. März 2022

Gabriela S. Kronemberger¹^,²^,³ , Guilherme A. S. C. Miranda¹^,²^,⁴ , Taisnara I. G. Silva¹^,²^,⁴ , Rosângela M. Gonçalves¹^,² , José M. Granjeiro²^,³^,⁴^,⁵ , Leandra S. Baptista¹^,²^,³^,⁴

¹Nucleus of Multidisciplinary Research in Biology (Numpex-Bio), Federal University of Rio de Janeiro, ²Laboratory of Tissue Bioengineering, National Institute of Metrology, Quality and Technology (Inmetro), ³Post-graduation Program of Translational Biomedicine (Biotrans), Unigranrio, ⁴Post-graduation Program in Biotechnology, National Institute of Metrology, Quality and Technology (Inmetro), ⁵Dental School, Fluminense Federal Fluminense

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Hier beschreiben wir die großtechnische Produktion von aus Fett gewonnenen Stroma-/Stammzell-Sphäroiden (ASC) unter Verwendung eines automatisierten Pipettiersystems zur Aussaat der Zellsuspension, wodurch die Homogenität der Sphäroidgröße und -form sichergestellt wird. Diese ASC-Sphäroide können als Bausteine für 3D-Bioprinting-Ansätze verwendet werden.

Zusammenfassung

Adipose-abgeleitete Stromal-/Stammzellen (ASCs) sind eine Subpopulation von Zellen, die in der stromalen vaskulären Fraktion des menschlichen subkutanen Fettgewebes vorkommen und als klassische Quelle mesenchymaler Stroma-/Stammzellen anerkannt sind. Viele Studien wurden mit ASCs für gerüstbasierte Tissue-Engineering-Ansätze veröffentlicht, die hauptsächlich das Verhalten dieser Zellen nach ihrer Aussaat auf bioaktiven Gerüsten untersuchten. Es entstehen jedoch gerüstfreie Ansätze, um Gewebe in vitro und in vivo zu entwickeln, hauptsächlich durch die Verwendung von Sphäroiden, um die Einschränkungen von gerüstbasierten Ansätzen zu überwinden.

Sphäroide sind 3D-Mikrogewebe, die durch den Selbstorganisationsprozess gebildet werden. Sie können die Architektur und Mikroumgebung von nativem Gewebe besser nachahmen, hauptsächlich aufgrund der Vergrößerung von Zell-zu-Zell- und Zell-zu-extrazellulärer Matrix-Interaktionen. In jüngster Zeit werden Sphäroide hauptsächlich als Krankheitsmodelle, Arzneimittelscreening-Studien und Bausteine für den 3D-Bioprinting untersucht. Für 3D-Bioprinting-Ansätze sind jedoch zahlreiche Sphäroide in Größe und Form erforderlich, um komplexe Gewebe- und Organmodelle bioherzustellen. Darüber hinaus besteht bei der automatischen Herstellung von Sphäroiden die Wahrscheinlichkeit einer mikrobiologischen Kontamination gering, was die Reproduzierbarkeit der Methode erhöht.

Die großtechnische Produktion von Sphäroiden gilt als erster obligatorischer Schritt für die Entwicklung einer Biofabrikationslinie, die im 3D-Bioprinting-Prozess fortgesetzt wird und in der vollständigen Reifung des Gewebekonstrukts in Bioreaktoren endet. Die Anzahl der Studien, die die groß angelegte ASC-Sphäroidproduktion untersuchten, ist jedoch immer noch gering, zusammen mit der Anzahl der Studien, die ASC-Sphäroide als Bausteine für den 3D-Bioprinting verwendeten. Daher zielt dieser Artikel darauf ab, die großtechnische Produktion von ASC-Sphäroiden unter Verwendung einer nicht klebenden mikrogeformten Hydrogeltechnik zu zeigen, die ASC-Sphäroide als Bausteine für 3D-Bioprinting-Ansätze ausbreitet.

Einleitung

Sphäroide gelten als gerüstfreier Ansatz im Tissue Engineering. ASCs sind in der Lage, Sphäroide durch den Selbstorganisationsprozess zu bilden. Die 3D-Mikroarchitektur des Sphäroides erhöht das Regenerationspotenzial von ASCs, einschließlich der Differenzierungskapazität in mehrere Linien ^1,2,3. Diese Forschungsgruppe hat mit ASC-Sphäroiden für Knorpel- und Knochengewebe-Engineering ^gearbeitet ^4,5,6. Noch wichtiger ist, dass Sphäroide als Bausteine in der Biofabrikation von Geweben ....