Sviluppo e caratterizzazione di idrogel di matrice extracellulare polmonare decellularizzata

Şevval Özdinç; Sevgi Sarıca; Sena N. Özkan; Kardelen Yangın; Alican Kuşoğlu; Aslı Dansık; İsmail C. Karaoğlu; Seda Kizilel; Ece Öztürk

doi:10.3791/65768

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Articolo metodologico

Sviluppo e caratterizzazione di idrogel di matrice extracellulare polmonare decellularizzata

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DOI:

10.3791/65768

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8 dicembre 2023

Şevval Özdinç^*¹^,² , Sevgi Sarıca^*¹^,² , Sena N. Özkan^*¹^,² , Kardelen Yangın^*¹^,² , Alican Kuşoğlu^*¹^,² , Aslı Dansık¹^,² , İsmail C. Karaoğlu³ , Seda Kizilel²^,³ , Ece Öztürk¹^,²^,⁴

¹Engineered Cancer and Organ Models Laboratory, Koç University, ²Research Center for Translational Medicine (KUTTAM), Koç University, ³Department of Chemical and Biological Engineering, School of Engineering, Koç University, ⁴Department of Medical Biology, School of Medicine, Koç University

^* These authors contributed equally

In questo articolo

Sommario

Il protocollo chiarisce due distinte metodologie di decellularizzazione applicate ai tessuti polmonari bovini nativi, fornendo un resoconto completo delle rispettive caratterizzazioni.

Abstract

L'uso di idrogel derivati dalla matrice extracellulare (ECM) nell'ingegneria tissutale è diventato sempre più popolare, in quanto possono imitare l'ambiente naturale delle cellule in vitro. Tuttavia, mantenere il contenuto biochimico nativo dell'ECM, raggiungere la stabilità meccanica e comprendere l'impatto del processo di decellularizzazione sulle proprietà meccaniche degli idrogel dell'ECM sono impegnativi. In questo studio, sono stati descritti una pipeline per la decellularizzazione del tessuto polmonare bovino utilizzando due diversi protocolli, la caratterizzazione a valle dell'efficacia della decellularizzazione, la fabbricazione di idrogel ECM polmonari decellularizzati ricostituiti e la valutazione delle loro proprietà meccaniche e di citocompatibilità. La decellularizzazione del polmone bovino è stata perseguita utilizzando un metodo fisico (cicli di gelo-disgelo) o chimico (a base di detergenti). La colorazione con ematossilina ed eosina è stata eseguita per convalidare la decellularizzazione e la ritenzione dei principali componenti dell'ECM. Per la valutazione del contenuto residuo di collagene e glicosaminoglicani solfatati (sGAG) all'interno dei campioni decellularizzati, sono state impiegate rispettivamente le tecniche di colorazione del rosso Sirio e del blu Alciano. Le proprietà meccaniche degli idrogel ECM polmonari decellularizzati sono state caratterizzate dalla reologia oscillatoria. I risultati suggeriscono che gli idrogel polmonari bovini decellularizzati possono fornire un'alternativa organotipica affidabile ai prodotti ECM commerciali, conservando la maggior parte dei componenti nativi dell'ECM. Inoltre, questi risultati rivelano che il metodo di decellularizzazione scelto influisce in modo significativo sulla cinetica di gelificazione, nonché sulla rigidità e sulle proprietà viscoelastiche degli idrogel risultanti.

Introduzione

Le condizioni convenzionali di coltura monostrato non offrono una rappresentazione fedele dei microambienti tissutali nativi e non sono in grado di fornire un'impalcatura tridimensionale (3D) con ligandi istruttivi che consentano le interazioni cellula-matrice e cellula-cellula¹. La composizione della matrice extracellulare (ECM) e le proprietà meccaniche sono altamente tessuto-specifiche, tempo-dipendenti e subiscono alterazioni in condizioni patologiche. Pertanto, c'è bisogno di modelli tissutali 3D biomimetici che consentano la sintonizzabilità di tali caratteristiche, la modulazione del comportamento cellulare e il raggiungimento della funz....