Shock Wave aplicación a los cultivos celulares
April 8th, 2014
Las ondas de choque en la actualidad son bien conocidos por sus efectos regeneradores. Por lo tanto, los experimentos in vitro son de creciente interés. Por lo tanto, hemos desarrollado un modelo in vitro para los ensayos de la onda de choque en (IVSWT) que nos permite imitar las condiciones in vivo, evitando así los efectos físicos que distraen.
El objetivo general de este procedimiento es evitar los efectos físicos molestos durante el tratamiento in vitro con ondas de choque para lograr resultados reproducibles. Esto se logra llenando primero un matraz de cultivo celular completamente con medio de cultivo y luego colocando el matraz en un baño de agua caliente. El segundo paso es utilizar una cantidad generosa de gel de ultrasonidos al acoplar el aplicador al baño de agua.
A continuación, el aplicador se coloca contra la membrana del baño de agua de forma horizontal. El paso final es asegurarse de que la fuente de onda de choque esté alineada con el centro del matraz de cultivo celular para que las células se coloquen dentro del foco de onda. En última instancia, el análisis de sus células se puede realizar como un ejemplo actual con PCR en tiempo real y una matriz de citoquinas para mostrar una alteración en los genes y citocinas de interés.
La primera vez que tuvimos la idea de este modelo fue cuando vimos que los métodos existentes de aplicación de ondas cortas directamente a los cultivos celulares no tienen en cuenta el efecto de la reflexión de las ondas en la transición del medio de cultivo al aire ambiente. La demostración del procedimiento estará a cargo del Dr. Chante, estudiante de doctorado de mi grupo de investigación. Para empezar, calienta 3,5 litros de agua del grifo a 37 grados centígrados.
Luego transfiera el agua caliente al baño de agua. El nivel del agua debe estar tres centímetros por debajo de la parte superior del baño de agua y debe cubrir la membrana por completo. A continuación, conecte el sensor de temperatura a una fuente de alimentación y coloque el sensor de temperatura en el accesorio en la pared posterior del baño de agua.
Luego, mientras revuelve el agua, conecte continuamente el calentador a una fuente de alimentación y caliente el agua a una temperatura estable de 37 grados centígrados. En condiciones estériles. Coloque las células en matraces de cultivo T 25.
Por lo tanto, alcanzarán el 90% de fluidez después de la incubación nocturna. A continuación, coloque los matraces verticalmente y llénelos con medio de cultivo hasta el fondo del cuello del matraz para evitar la contaminación. No permita que el medio entre en contacto con el cuello del matraz o la tapa de cierre.
A continuación, cierre los matraces con un tapón sólido sin filtro para evitar la contaminación del agua del baño. A continuación, selle las tapas con paraform. Después de sellar los frascos, sujételos en un soporte.
A continuación, inserte los matraces fijos en el baño de agua y alinee el centro del matraz de cultivo celular. Con el centro de la membrana del aplicador de ondas de choque, aplique grandes cantidades de gel de transmisión de ultrasonido en el aplicador de ondas de choque y la membrana del baño de agua. Luego conecte el aplicador a la membrana y asegúrese de que no haya burbujas de aire entre ellas.
A continuación, sostenga el aplicador de ondas de choque en el centro de la membrana y asegúrese de que esté alineado horizontal y verticalmente con el matraz de cultivo celular para garantizar el tratamiento de toda el área de crecimiento celular. A continuación, realice un experimento piloto para determinar la distancia ideal entre el aplicador de ondas de choque y el matraz de cultivo, así como para definir los parámetros de tratamiento correctos. Asegúrese de mantener el matraz de cultivo y el aplicador en una posición estable durante la activación del dispositivo de onda de choque.
Una vez que se determina una distancia ideal, realice el experimento bajo los parámetros de tratamiento de ondas de choque deseados. Una vez finalizado el tratamiento con ondas de choque, retire el matraz de cultivo celular del baño de agua, séquelo con toallas de papel y desinfecte la superficie exterior del matraz. A continuación, transfiera el medio del matraz a un tubo de centrífuga.
Granule las celdas bajo los parámetros normales de la centrífuga. Resus suspende el pellet de células en dos mililitros de medio de cultivo celular, luego transfiere la suspensión celular de nuevo al matraz que contiene cinco mililitros de medio de cultivo celular, y cultiva las células hasta la fluidez requerida para los experimentos de análisis celular. El análisis de PCR en tiempo real de células endoteliales de la vena umbilical humana reveló una regulación positiva en los niveles de ARNm de tie two después del tratamiento con ondas de choque.
Esto sugiere tratamiento con ondas de choque, aumento de la proliferación de células endoteliales y angiogénesis. Los niveles de citocinas en la vena umbilical. Las células endoteliales se cuantificaron mediante una matriz de citocinas.
También se encontró que las dos citocinas inflamatorias IL seis e IL ocho estaban significativamente aumentadas, las cuales están involucradas en la inflamación que acompaña al proceso angiogénico después de su desarrollo. Esta técnica allanó el camino para que numerosos investigadores en el campo de la ciencia básica de ondas de choque exploraran los efectos en un solo tipo de célula en experimentos in vitro. Esperamos convencer a más investigadores para que utilicen este modelo con el fin de obtener resultados reproducibles y comparables en la ciencia de las ondas de choque.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Visión general
Este estudio presenta un modelo para ensayos de ondas de choque in vitro (IVSWT) diseñado para replicar condiciones in vivo mientras se minimizan los efectos físicos distractivos. La metodología tiene como objetivo mejorar la reproducibilidad de los resultados en experimentos de tratamiento con ondas de choque.
Componentes clave del estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Biología
- Medicina regenerativa
Antecedentes
- Las ondas de choque son conocidas por sus efectos regenerativos.
- Los experimentos in vitro se utilizan cada vez más para estudiar estos efectos.
- Minimizar las distracciones físicas es crucial para obtener resultados precisos.
- Replicar las condiciones in vivo puede mejorar la validez experimental.
Propósito del estudio
- Desarrollar un modelo in vitro confiable para ensayos de ondas de choque.
- Evitar distracciones físicas durante el tratamiento.
- Lograr resultados reproducibles en el análisis celular.
Métodos utilizados
- Llenar un matraz de cultivo celular con medio de cultivo.
- Colocar el matraz en un baño de agua caliente.
- Usar gel de ultrasonido para un acoplamiento efectivo del aplicador.
- Alinear la fuente de ondas de choque con el centro del matraz.
Resultados principales
- Las células se posicionan dentro del foco de la onda para un tratamiento óptimo.
- Se pueden utilizar PCR en tiempo real y matrices de citocinas para el análisis.
- Se pueden observar alteraciones en genes y citocinas de interés.
Conclusiones
- El modelo IVSWT imita eficazmente las condiciones in vivo.
- Minimizar las distracciones conduce a resultados más reproducibles.
- Este enfoque puede mejorar la comprensión de los efectos de las ondas de choque en las células.
Preguntas frecuentes
Executive Industry Relevance
This model addresses a critical gap in shockwave research by enabling reproducible in vitro studies that closely mimic in vivo conditions. By eliminating wave reflection artifacts through a water-coupled system, it supports reliable mechanistic de-risking of shockwave therapies in early discovery. The approach enhances predictive confidence in target validation for angiogenic and inflammatory pathways relevant to cardiovascular and wound healing indications.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of mechanotransduction pathways linking physical shockwave stimuli to biological responses in endothelial cells.
- Operational Value: Provides a standardized platform for consistent application of physical stimuli across experiments.
- Predictive Value: Supports hypothesis testing of shockwave effects on gene expression and cytokine release relevant to angiogenesis and inflammation.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantitative, reproducible readouts via real-time PCR and cytokine arrays for pathway modulation assessment.
- Operational Value: Establishes a scalable, reusable system for shockwave exposure with minimal technical variability.
- Assay Readiness: Produces standardized biological responses that enable reliable compound or stimulus evaluation in downstream screening.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Bridges in vitro findings to in vivo relevance by replicating physiological wave propagation conditions.
- Mechanistic De-risking: Clarifies dose-response relationships between physical stimulus intensity and biological output in human endothelial cells.
- Preclinical Modeling: Supports early evaluation of shockwave-induced pro-angiogenic and anti-inflammatory signals prior to animal studies.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the early discovery continuum, supporting target validation through mechanistic insight before progressing to lead identification and preclinical efficacy testing.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis-driven testing of shockwave effects on endothelial gene expression and secretory profiles.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative molecular readouts essential for assay standardization and cross-experiment comparison.
- Analytics: Enables statistical analysis of gene upregulation (e.g., Tie2) and cytokine elevation (IL-6, IL-8) to define significant biological responses.
- Translational Research: Aligns in vitro mechanotransduction observations with known angiogenic and inflammatory processes in vivo.
- Enterprise Reuse: Offers a adaptable platform applicable to multiple cell types beyond endothelial models for broader pathway exploration.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation by reducing noise from physical artifacts in shockwave delivery.
- Operational Value: Enhances reproducibility and standardization across labs and experiments through controlled wave propagation.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision quality by providing clearer mechanistic links between physical stimulus and cellular response.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of shockwave-based approaches by clarifying biological effect thresholds.
Implementation Considerations
- Requires expertise in cell culture maintenance, sterile technique, and shockwave equipment operation.
- Dependent on access to a shockwave source, temperature-controlled water bath, and ultrasound gel for acoustic coupling.
- Necessitates standardization of flask positioning, gel application, and environmental controls to ensure wave focus consistency.
- Involves adaptation considerations when transferring the model to different cell types or culture vessels.
- Limited by the need to validate biological responses across cell lines to confirm generalizability of mechanotransduction findings.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
1:22
Preparation of Water Bath for In Vitro Shock Wave Trials
1:59
Cell and Culture Flask Preparation
2:53
Application of Shock Waves to the Water Bath
3:47
Cell Analysis Post-shock Wave Treatment
4:27
Results: Shock Wave Treatment of Human Umbilical Vein Endothelial Cells
5:03
Conclusion
