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Mudando de uma cultura de monocamada (bidimensional) para uma cultura tridimensional é motivada pela necessidade de trabalhar com modelos de cultura que imitam as funções celulares de vida tecidos1,2,3. Substratos de plástico lisos e duro comumente utilizados na cultura de pilha não se assemelham a maioria dos ambientes extracelulares no corpo humano. Na verdade, muitos estudos demonstram que arquitetura de tecido-específica de recriar de cultura tridimensional, pistas mecânicas e bioquímicas e comunicação célula-célula, que não tenham sido observados na cultura bidimensional convencional4, 5,6,7,8.
Um agregado multicelular ou esferoide, é uma das técnicas mais promissoras para perceber esta cultura tridimensional9,10. As células secretam a matriz extracelular (ECM) e podem interagir com os outros no spheroid. Embora alguns outra bioengenharia aproxima-se13,11,12,14, tais como célula de empilhamento, replicar com sucesso a complexidade espacial do corpo humano, essas abordagens têm apenas dois ou três tipos de células para a facilidade de análise e focada em apenas uma função de órgãos-alvo. Em contraste, as células em esferoides são expostas a ambientes de cultura diferente, dependendo de suas posições no spheroid devido à oferta heterogênea de nutrientes, oxigênio e parácrina e autócrina sinalização moléculas no spheroid. Esse recurso de esferoides imita parcialmente na vivo condição de cultura e ativar as células em esferoides para criar tecido muito mais complexo, organizado estruturam em vitro do que aquelas cultivadas em empilhamento tecido9, 15 , 16. note que se um esferoide é composto por um único tipo de células, a função das células o spheroid não é uniforme, devido ao ambiente heterogêneo no spheroid. Nos últimos anos, as culturas de esferoide permitido células-tronco pluripotentes células-tronco embrionárias (CES), induzidas (iPSCs) ou células-tronco tecido-residente para imitar na vivo do desenvolvimento sequências e recriar miniórgãos como o cérebro de17, fígado18e rim19,20.
Apesar dos progressos significativos nas técnicas de cultura de esferoide, cultivo esferoides grandes por muito tempo ainda é problemático. Em um tecido tridimensional, células precisam ser localizado dentro de 150-200 µm de um vaso sanguíneo devido a quantidade limitada de oxigênio e nutrientes21. Redes vasculares dentro o spheroid são necessárias para recapitular a troca de substâncias entre o sangue e os tecidos em vivo. Para conseguir isso, outros grupos têm co culto células endoteliais com alvo células22,23,24 ou induziu a diferenciação de células pluripotentes em células de CD31 positivo20. No entanto, as estruturas de embarcação-como relatadas não têm as extremidades abertas da lumina para fornecer oxigênio e nutrientes para o centro do spheroid. Para simular a função vascular para nutrir as células na cultura tridimensional, em aberto e perfusable rede vascular deve ser desenvolvida no spheroid.
Durante os últimos anos, alguns grupos de pesquisa no campo microengineering relataram métodos para construir uma rede vascular perfusable, formada espontaneamente em um dispositivo microfluidic utilizando factores angiogênico das células de fibroblastos cocultured25 ,26. Estas redes vasculares têm uma morfologia semelhante às suas contrapartes na vivo e podem ser remodelados por fatores ambientais, tornando-os adequados para imitar funções vasculares em uma cultura de esferoide. O propósito do presente protocolo é construir uma rede vascular perfusable em um esferoide usando uma plataforma de microfluidic27. O dispositivo microfluidic é modificado o dispositivo anteriormente relatados25 para que um esferoide pode ser incorporado. Direcionando a secreção angiogênico das células de fibroblastos em um esferoide de células endoteliais em microcanais, angiogênico brotos dos microcanais anastomosadas com o spheroid e formou uma rede vascular perfusable. Este método permite uma entrega direta de uma vasta gama de substâncias, tais como moléculas fluorescentes e grânulos de micrômetro-escala para o interior de um esferoide, que fornece o quadro para uma cultura de tecidos de longo prazo com redes vasculares.