Name: Interview: Bioreaktoren und Aufgetaucht-Modified 3D-Gerüste für Stammzellforschung (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2008-05-21T19:58:00.000+00:00
Duration: 8 min 6 s
Description: Erfahren Sie, wie Bioreaktoren und oberflächenmodifizierte 3D-Gerüste die Lebensdauer und Funktionalität primärer Zellen in vitro verbessern. Diese Methode ermöglicht realistischere Gewebemodelle für die Stammzellforschung.

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interview: bioreaktoren und aufgetaucht-modified 3d-gerüste für stammzellforschung

Interview: Bioreactors and Surfaced-Modified 3D-Scaffolds for Stem Cell Research

Ein Nature Editorial im Jahr 2003 stellte die Frage &quot;Good-bye, flache Biologie?&quot; Was bedeutet diese Frage bedeuten? In der Vergangenheit haben viele in-vitro-Kultur-Systeme, hauptsächlich Monolayer-Kulturen, die oft den Nachteil erlitten, dass differenzierte primären Zellen eine relativ kurze Lebensdauer hatten und während der Kultur de-differenziert. Als Folge davon wurden die meisten ihrer organ-spezifischen Funktionen verloren schnell. So, um bessere Bedingungen für diese Zellen in vitro zu vervielfältigen, haben Änderungen und Anpassungen zu herkömmlichen Monolayerkulturen worden. Die letzte Generation der CellChips - Mikro-tiefgezogene Behälter - eine spezielle Technologie entwickelt, die bietet zusätzlich die Möglichkeit, die gesamte Oberfläche des 3D-geformten Behälter zu ändern. Dies ermöglicht eine Oberflächen-Strukturierung auf einer Submikrometerskala mit unterschiedlichen Signalmoleküle. Sensoren und Signal-Elektroden eingearbeitet werden können. Die Anwendungen reichen von der Grundlagenforschung in der Zellbiologie zu Toxikologie und Pharmakologie. Mit biologisch abbaubaren Polymeren, werden klinische Anwendungen eine Möglichkeit. Darüber hinaus hat die letzte Generation von Mikro-Chips thermogeformten optimiert worden, um für billige Massenproduktion ermöglichen.

In der Vergangenheit haben viele in-vitro-Kultur-Systeme - vor allem Monolayerkulturen - oft den Nachteil erlitten, dass differenzierte primären Zellen eine relativ kurze Lebensdauer hatten und während der Kultur de-differenziert. Als Folge davon wurden die meisten ihrer organ-spezifischen Funktionen verloren schnell. So, um bessere Bedingungen für diese Zellen in vitro zu vervielfältigen, haben Änderungen und Anpassungen zu herkömmlichen Monolayerkulturen worden.

Interview: Bioreaktoren und Aufgetaucht-Modified 3D-Gerüste für Stammzellforschung

Ein Nature-Editorial aus dem Jahr 2003 stellte die Frage: „Good-bye, flat biology?“ Was impliziert diese Frage? In der Vergangenheit basierten viele In-vitro-Kultursysteme auf ...

Mein Name ist Karlan und ich arbeite als Biophysiker am Institut für Biologische Grenzflächen. Am Cal Screw Institute of Technology entwickeln wir Bioreaktoren und oberflächenmodifizierte dreidimensionale Gerüste zur Kultivierung funktioneller Gewebe und für die Stammzellenforschung. Dabei interessieren wir uns hauptsächlich für die Wechselwirkung von Zellen mit ihrer künstlichen Umgebung. Ein Leitartikel in Nature stellte 2003 die Frage „Flat Biology“ – und die Frage lautet: Was wird damit gemeint?In der Vergangenheit wiesen viele in-vitro-Kultursysteme, hauptsächlich Monolayer-Kulturen, Nachteile auf, beispielsweise dass differenzierte primäre Zellen eine relativ kurze Lebensdauer hatten und sich während der Kultur dedifferenzierten. Das bedeutet, dass sie sehr schnell den Großteil ihrer organspezifischen Funktionen verloren. Daher wurden zahlreiche unterschiedliche Modifikationen und Anpassungen an konventionellen Monolayer-Kulturen vorgenommen, um in vitro bessere Bedingungen für diese Zellen zu schaffen.Und dazu gehören die Zusammensetzung des Kulturmediums und die Beschichtung der Kulturgefäße, in denen die Zellen vorwiegend Monolagen bilden. Alle diese Ansätze verdeutlichen die Bedeutung von Zell-Matrix-Interaktionen sowie der Kommunikation zwischen Zellen. Ein weiterer wichtiger Aspekt scheint die Schaffung zelltypspezifischer Kontexte zu sein, die beispielsweise durch Gap-Junction-Komplexe realisiert werden, ein gemeinsames Merkmal vieler Zellen im lebenden Organismus.In konventionellen Monolayer-Kulturen geht die Kommunikation über Gap-Junctions schnell verloren. Über einen langen Zeitraum war es möglich, in vitro bis zu einem gewissen Grad eine gewebelike Anordnung von Zellen mithilfe der sogenannten Steroid-Technik wiederherzustellen.Ein Beispiel aus unserem Labor zeigte, dass sogar adulte ru-Hepatozyten Steroide bilden können und in diesen Aggregaten mindestens wochenlang vital bleiben. Die Hepatozyten bleiben in engem Kontakt zueinander, was die zelluläre Kommunikation fördert und zur Stabilisierung hepatozytenspezifischer Funktionen führt. Wir stellten jedoch auch fest, dass diese konventionelle dreidimensionale Kulturmethode mehrere Nachteile aufweist.Die Größe der Aggregate ist entscheidend. Sie können bei großen Aggregatdurchmessern Nekrosen hervorrufen, und in den meisten Fällen ist das Verhältnis von Mediumvolumen zu Zellzahl ungeeignet. Außerdem können Scherkräfte und Rührkulturen problematisch sein.Organe und Gewebe in lebenden Organismen zeichnen sich unter anderem durch eine sehr hohe Zelldichte aus; außerdem ist der gezielte aktive Transport von Substanzen durch diese Gewebeschichten ein wichtiges Merkmal. Daher sollten realistische organotypische In-vitro-Gewebemodelle diese natürliche Architektur so genau wie möglich nachbilden. Ein wesentlicher Faktor, der solche Systeme begrenzt, ist das geeignete Verhältnis von Medium- zu Zellvolumen.Ich habe bereits erwähnt, dass wir ein geeignetes Zellgehäuse entworfen haben, das als präzise mikrostrukturiertes Polymerscaffold gestaltet ist und gleichmäßig dimensionierte Behälter für die dreidimensionale Kultur von Zellaggregaten bietet. Für das Polymerscaffold verwenden wir vorzugsweise PMMA oder PC Polyether, Polycarbonat. Dieses besteht aus einer mikrostrukturierten plantaren Vorrichtung mit einer Fläche von einem Quadratzentimeter, die ein dichtes Array von mehr als 1000 dieser Behälter bietet.Für die dreidimensionale Kultur von Zellaggregaten hat sich gezeigt, dass sie für die 3D-Zellkultur über mehrere Wochen geeignet ist. Jeder dieser kleinen würfelförmigen Behälter im Array weist eine Kantenlänge von etwa 300 Mikrometern auf. Das besondere Design dieses Gerüsts und der Peripherie, das heißt der Inkubationskammer.Das ektorale Medium und die Gasversorgung ermöglichen verschiedene Modi der Mediumzufuhr. Erstens die Superfusion, bei der beide Seiten des Gewebes separat mit Nährmedium versorgt werden, und zweitens die Perfusion.Dadurch wird der mittlere Durchfluss zur Penetration der Gewebeschicht gezwungen. Der Perfusionsmodus kann verwendet werden, um Bedingungen zu schaffen, die die in-vivo-Vaskularisierung besser nachahmen; jedoch ist sogar ein gemischter Modus aus Perfusion und Superfusion möglich. Verschiedene Generationen von Zellkammern wurden entwickelt.Jede Generation kann mit einem bestimmten Design verwendet werden, um die Anforderungen einer speziellen Anwendung zu erfüllen. Beispielsweise wurden Designs von Einzel- und Doppelschiff-Bioreaktoren ebenso realisiert wie separat ansteuerbare Multititer-Anordnungen oder hochparallelisierte Varianten. Für die letzte Generation dieser verschiedenen Formen, die sogenannten mikrothermogeformten Behälter, wurde eine bestimmte Technologie entwickelt, die die zusätzliche Möglichkeit bietet, die gesamte Oberfläche dieser dreidimensional geformten Behälter zu modifizieren, wodurch sogar eine Oberflächenmusterung im Submikrometerbereich mit Signalmolekülen möglich ist.Außerdem können Sensoren und Signalelektroden integriert werden. Die Anwendungen reichen von der Grundlagenforschung und Zellbiologie bis hin zur Toxikologie und Pharmakologie, sowie möglicherweise Hochdurchsatz-Screening. Ein sehr wichtiger Punkt am Schluss ist die Tatsache, dass die letzte Generation unserer Mikrothermoformchips dahingehend optimiert wurde, Verfahren für eine kostengünstige Massenproduktion zu ermöglichen und somit die Anwendung in anderen Laboren zu erlauben.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Biology

Biologie

Diese Arbeit wird die Herstellung von 3D-Fibrin-Gerüste für die Kultivierung und Differenzierung von Stammzellen plutipotent. Solche Gerüste verwendet werden, um die Auswirkungen von verschiedenen biologischen Verbindungen zur Stammzellforschung Verhalten Bildschirm als auch modifiziert werden, um Drug Delivery-Systemen enthalten sein.

Erstellung von 3D-Fibrin-Gerüste für Stem Cell Culture Anwendungen

Biokompatiblen pH anspricht Sol-Gel-Nanosensoren können in Poly (milchsäure-co-Glykolsäure) (PLGA) elektro Gerüste eingebracht werden. Die hergestellten Selbstberichts Gerüste können für die in situ Überwachung von Mikroumgebungsbedingungen, während die Kultivierung von Zellen auf dem Gerüst verwendet werden. Dies ist vorteilhaft, da die 3D-Zellkonstrukt kann in Echtzeit, ohne den Versuch zu stören überwacht werden.

Selbstberichts Gerüste für 3-Dimensional Cell Culture

Das funktionale Verhalten der Zellen in Kultur können -ähnlichen 3-dimensional Kulturumgebungen 16-21 in mehr in vivo durch Züchten verbessert werden. Dieses Manuskript beschreibt den Aufbau und den Betrieb eines Hohlfaser - Bioreaktor - System für In - vivo - -ähnlichen Säugetiergewebekultur.

Hohlfaser-Bioreaktoren für<em&gt; In Vivo</em&gt; -ähnlichen Mammalian Gewebekultur

Chondrogenese aus Stammzellen erfordert Feinabstimmung der Kulturbedingungen. Hier präsentieren wir einen magnetischen Ansatz für Zellen Kondensation, ein wesentlicher Schritt Chondrogenese zu initiieren. Darüber hinaus zeigen wir, dass dynamische Reifung in einem Bioreaktor mechanische Stimulation auf die Zellkonstrukte und verbessert knorpelige extrazelluläre Matrixproduktion gilt.

3D Magnetic Stem Cell Aggregation und Bioreactor Ausreifung für Knorpelregeneration

Hier präsentieren wir Ihnen ein Protokoll zur 3D-Kultur-Systeme selbst Montage Peptid Gerüste zur Förderung der Differenzierung der entdifferenzierten menschlichen Gelenkknorpel Chondrozyten Knorpel-ähnliches Gewebe zu erhalten.

Kultivierung von Säugerzellen in dreidimensionale Peptid Gerüste

Dieses Protokoll stellt eine Methode für die Kultur und das 3D-Wachstum von Ameloblasten-ähnlichen Zellen in Schwerelosigkeit vor, um ihre längliche und polarisierte Form sowie die schmelzspezifische Proteinexpression zu erhalten. Auch Kulturbedingungen für die Kultur von parodontalen Engineering-Konstrukten und Lungenorganen in Schwerelosigkeit werden beschrieben.

Vermehrung von Zahn- und Atmungszellen und -organen in Schwerelosigkeit

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.

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

Dieser Artikel beschreibt ein Protokoll zur Erzeugung von aus humanen induzierten pluripotenten Stammzellen gewonnenen Neuronen in einem 3D-Suspensionsbioreaktor.

Herstellung von humanen Neurogenin 2-induzierbaren Neuronen in einem dreidimensionalen Suspensionsbioreaktor

Dieses Protokoll stellt den Aufbau und Betrieb eines neu entwickelten, 3D-gedruckten Bioreaktors für die ex vivo Kultur von Blutgefäßen in Perfusion vor. Das System ist so konzipiert, dass es leicht von anderen Benutzern übernommen werden kann, praktisch, erschwinglich und an verschiedene experimentelle Anwendungen wie grundlegende biologische und pharmakologische Studien anpassbar ist.

Ex Vivo Perfusionskultur großer Blutgefäße in einem 3D-gedruckten Bioreaktor

Isolierung und Transplantation von hämatopoetischen Stammzellen (HSZ)

Erfahren Sie, wie Bioreaktoren und oberflächenmodifizierte 3D-Gerüste die Lebensdauer und Funktionalität primärer Zellen in vitro verbessern. Diese Methode ermöglicht realistischere Gewebemodelle für die Stammzellforschung.

Interview: Bioreaktoren und Aufgetaucht-Modified 3D-Gerüste für Stammzellforschung

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