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Uma estratégia chave na engenharia de tecidos é o uso de materiais biocompatíveis para o fabrico de andaimes, cuja morfologia se assemelha ao tecido que vai substituir e também é capaz de suportar o crescimento e função das células de 1,2. O andaime proporciona suporte mecânico permitindo adesão e proliferação de células ainda permite a migração de células ao longo dos interstícios de uma construção celular 3D. O andaime também deve permitir o transporte de massa de nutrientes celulares e não inibir a remoção de resíduos metabólicos 3.
Eletrofiação emergiu como um método promissor para a fabricação de suportes poliméricos capazes de suportar o crescimento celular 4-6. As fibras não tecidas electrospun produzidos são adequados para o crescimento celular, como eles são muitas vezes poroso e permitir a interacção célula-célula, assim como a migração de células ao longo dos interstícios de uma construção celular 3D 7. É importante monitorar a viabilidade celular durante tele período de cultura e para assegurar que a viabilidade celular é mantido ao longo de todo o construto 3D. Por exemplo, as condições de cultura, tais como o oxigénio e requerem um controlo cuidadoso do pH, como os gradientes de concentração do analito pode existir dentro da construção 3D. Ou sistemas de biorreactores de perfusão podem ser empregues para mimetizar as condições in vivo de fluxo intersticial e, como um resultado de transferência de aumento de nutrientes e remoção de resíduos metabólicos 8. A questão de saber se tais sistemas estão garantindo condições do microambiente constantes podem ser abordadas por meio da avaliação do microambiente celular em tempo real.
Microambiente métricas-chave que poderiam ser monitorados em tempo real incluem: temperatura, composição química dos meios de comunicação de células, a concentração de oxigênio dissolvido e dióxido de carbono, pH e umidade. Dessas métricas, a temperatura pode ser mais facilmente controlada por meio de sondas in situ. Os métodos para monitorar os restantes métricas listadas comumente emvolve a remoção de uma aliquota para a amostragem e, por conseguinte, perturbar a cultura de células e aumentam o risco de contaminação. , Métodos contínua em tempo real estão sendo procurados. Métodos de monitoramento atuais geralmente dependem de instrumentos que verificam fisicamente a construção celular, como um monitor ou sonda pH oxigênio. No entanto, estes métodos invasivos podem danificar a construção celular e perturbar a experiência em curso. Monitoramento não invasivo de concentrações de analito dentro da construção 3D poderia permitir o monitoramento em tempo real de vários aspectos ambientais, tais como esgotamento de nutrientes 9. Isso permitiria que a avaliação de fornecimento de nutrientes para as regiões mais profundas na estrutura e determinar se os resíduos metabólicos estava sendo removido de forma eficaz 10,11. Os sistemas que tentam resolver o problema da capacidade de invasão envolvem geralmente a utilização de uma câmara de perfusão que passa através do meio de cultura, tanto o vaso de cultura e para sensores externos, para monitorar o pH, o oxigénio e glicose, 12. ORe é um interesse crescente no desenvolvimento de sensores que podem ser directamente integrados no vaso de cultura, que não exigem a remoção de uma aliquota para a amostragem e, como tal, poderia prever na monitorização in situ.
Para lidar com essas deficiências para in situ e monitoramento não invasivo das condições do microambiente que incorporaram analitos nanosensors responsivos em andaimes electrospun para produzir auto-relato andaimes 13. Os andaimes que actuam como dispositivos de detecção por monitorização da actividade de fluorescência foram preparados anteriormente, em que o dispositivo de detecção era ou o andaime polimérico real criado por electrospinning, ou através do uso de um corante sensível analito que é incorporada no polímero antes da formação do andaime 14,15 . No entanto, estes dispositivos sensores têm o potencial para se obter saídas ópticas erróneos causados pela possível interferência de outros analitos. O uso de um dispositivo de detecção de medida proporcional such como os que são preparados no protocolo descrito tem o potencial de eliminar estes efeitos adversos possíveis e fornecer uma resposta específica para o analito em questão.
Os andaimes electrospun aqui apresentados foram preparados a partir da poli-co-polímero sintético (ácido láctico-co-glicólico) (PLGA), escolhido devido a ter a Food and Drug Administration aprovação (FDA), devido às suas propriedades biodegradáveis e biocompatíveis e uma faixa ficha de suporte do crescimento e função de vários tipos de células 16-18. Os analitos raciométrica nanosensors responsivos preparados são sensíveis ao pH. Os nanosensors incorporar dois corantes fluorescentes numa matriz de sol-gel biocompatível, onde um corante, FAM é sensível ao pH e o outro, TAMRA actua como um padrão interno, uma vez que não é sensível ao pH. Além disso, a fluorescência de ambos FAM e TAMRA podem ser analisados separadamente uma vez que não se sobrepõem. A determinação da relação da emi fluorescênciassion de ambos os corantes em comprimentos de onda específicos dá uma resposta independente do pH de outras condições ambientais. Os andaimes de auto-relato pode permitir a avaliação da repetição do pH in situ e em tempo real, sem perturbar o modelo 3D desenvolvido. Demonstrou-se que estes suportes são capazes de suportar fixação e proliferação celular e permanecer sensível ao analito em questão. A cinética de ácido subprodutos em construções projetadas permanece pouco estudado e, como tal, utilizando o pH andaimes responsivos poderia facilitar muito os estudos 19. Além disso, o uso dos andaimes de auto-relato para aplicações em engenharia de tecidos apresenta a oportunidade de compreender, monitorar e otimizar o crescimento do modelo 3D construções de tecidos in vitro, de forma não invasiva e em tempo real.
Os pH nanosensors responsivos também foram entregues para o meio intracelular de fibroblastos cultivados sobre electrospun scaffol PLGAds. A proporção da emissão de fluorescência a partir dos corantes foram utilizados para monitorizar o pHi e comparado com um auto-relato de andaime integrem nanosensors pH. A entrega de nanosensores para as células cultivadas em um ambiente 3D poderia permitir o monitoramento da concentração de analito de profundidade dentro da construção de uma forma não destrutiva. Portanto nanosensors pode ser uma ferramenta de imagem viável para avaliar o comportamento das células de modo não destrutivo ao longo 3D constrói permitindo a análise de longo prazo. Rastreio a concentração do analito de células individuais dentro de uma construção em 3D poderia garantir que eles estão recebendo as concentrações de nutrientes e oxigênio suficientes. Parâmetros do processo de acompanhamento pode ajudar no desenvolvimento de técnicas padronizadas para o transporte de massa eficiente de oxigênio e nutrientes. A entrega de nanosensores para o meio intracelular e incorporação de nano-sensores em scaffolds poliméricos podem ser combinadas para permitir a avaliação da viabilidade das células, bem como o desempenho de andaime dentro de const 3Dructs durante o processo de crescimento do tecido. Isso pode levar a um maior conhecimento dessas construções e progredir a fabricação de substitutos de tecido biologicamente relevantes.