Name: Melhorado o hidrogel 3D culturas de células gliais primárias para In Vitro modelagem de Neuroinflammation (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-12-08T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 19 s
Description: Aprenda a cultivar células gliais primárias de cérebro de rato em hidrogel 3D para modelagem de neuroinflamação in vitro. Este método permite caracterizar rapidamente a biologia glial em microambiente tridimensional.

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Os autores estão gratos pelo apoio financeiro do NSERC, CFI, AIHS, serviços de saúde de Alberta e a doação de Davey para a pesquisa do cérebro.

O protocolo para a extração do tecido de cérebro de filhotes de ratos Sprague Dawley dia 1, sacrificados por decapitação, foi aprovado pelo Comitê de uso da Universidade de Alberta e cuidado Animal.
1. Microglia e isolamentos Astrocyte67,68
Nota: Todos os meios para isolamento e cultura de pilha é pré-aquecida a 37 ° C em banho-maria. Solução de sal do Hank equilibrada (HBSS) tem 1% penicilina-estreptomicina (PS). Todos Dulbecco modificado mídia da águia com F12 do Ham, mistura de nutrientes (DMEM/F12) é suplementada com 10% de soro fetal bovino (FBS) e 1% penicilina-estreptomicina (PS). Apenas as misturas com tripsina faltam FBS. Todos os materiais no presente protocolo são estéreis (filtro, álcool, comprado e esterilizada) e cada passo após passo número 1.8 é executado em uma armário com técnica asséptica de biossegurança.
<ol><li>Por cérebro, pré-aquecer 15 mL de HBSS e 12,5 mL DMEM/F12 a 37 ° C em tubos de centrifuga conico de 50 mL e aproximadamente 2 mL de tripsina 0,25% com ácido de 1 mM ácido etilenodiaminotetracético (EDTA) em um tubo de centrifuga conico de 15 mL. Aqueça um adicional 25 mL de DMEM/F12. Quente tripsina cerca de 10 min antes de usar para evitar a perda de atividade enzimática.</li>
	<li>Despeje o suficiente calorosa HBSS 6 estéril e pratos de cultura de 10 cm para cobrir a superfície. Prepare um prato de 10 cm para cada dois cérebros mais um prato adicional 6 cm.</li>
	<li>Coloque até 2 cérebros em cada prato2 de 10 cm (Figura 2A).</li>
	<li>Sob um microscópio de dissecação, use pinças curvas e retas para separar os córtices ao longo da linha mediana e o cerebelo com o tronco cerebral. Isso resulta em três secções de tecido por um cérebro (Figura 2B).</li>
	<li>Descasque a camada fina, semi transparente (meninges) de tecido contendo vasos sanguíneos a partir de cada seção de tecido e descarte, transferindo o tecido restante em um prato de cultura separada. Segure as camadas finas expostas os cortes de tecido, com a pinça e cuidadosamente Puxe até grandes porções são 'pendurado' no tecido cerebral. Finalmente remova esta parte puxando suavemente. Ver Figura 2-2E para imagens representativas de antes, durante e após esta etapa.</li>
	<li>Em uma armário de biossegurança, remova o restante HBSS o prato de cultura, mantendo cuidadosamente o tecido. Macerar o tecido com um bisturi e transferir o tecido ao tubo pré-aquecido 15 mL com tripsina.</li>
	<li>Incube este tubo para 25 min em um banho de 37 ° C para digerir o tecido enzimaticamente.</li>
	<li>Centrifugar o tubo para baixo a 500 x g por 2 min à temperatura ambiente e deite fora o sobrenadante.</li>
	<li>Usando uma pipeta sorológica de 10 mL, adicione 10 mL de DMEM/F12 quente para inactivar a tripsina e triture a solução 5 vezes para romper o tecido.</li>
	<li>Centrifugar o tubo para baixo a 500 x g por 2 min à temperatura ambiente e deite fora o sobrenadante.</li>
	<li>Usando uma pipeta sorológica 10ml, Ressuspender o sedimento em 10 mL de DMEM/F12 quente e transferir a solução para um tubo cônico de centrífuga de 50 mL.</li>
	<li>Utilizando uma seringa de 10 mL com uma agulha de 18 calibre, Triture a solução 3 vezes.</li>
	<li>Distribua esta solução em incrementos de 12,5 mL de DMEM/F12 quente por cérebro.</li>
	<li>Pipetar incrementos de 1 mL da solução triturado em um prato bem 12 (1 por cérebro).</li>
	<li>Incube a 37 ° C e 5% CO2em uma incubadora de cultura celular umidificado. Substituir a mídia depois de três dias e atualizar mídia a cada três dias subsequentes. Depois de 2 semanas, as células podem ser coletadas para experimentos.</li>
</ol>2. Macromer síntese69
<ol><li>Pesar de 375 mg de sal de ácido hialurônico (Ah) em um tubo de centrifuga conico de 50 mL e adicionar 37,5 mL de água destilada.</li>
	<li>Liberar a solução com um reaccional por 1 min e proceda à sonicação a mistura até que ela aparece homogênea e perde sua viscosidade gelatinosa. Esse processo pode levar de 6 h.</li>
	<li>Solução de transferência para um copo de 100 mL com um magnético mexer bar (38 mm) e agite vigorosamente à temperatura ambiente.</li>
	<li>Cuidadosamente, titula 5.0 M de NaOH na mistura HA e medida com papel de pH até o pH estabiliza entre 8 e 12.</li>
	<li>Colete 3 mL de anidrido metacrílico fresco (MA, 94%), coberta de nitrogênio durante o armazenamento. Nota: MA é exposta à atmosfera de longa duração (dias), perderá sua reatividade. Atenção: Todo o uso de MA deve ser feito em uma coifa.</li>
	<li>Adicione 200 µ l de MA na mistura HA solução. A reação reduz o pH da solução abaixo de 8.</li>
	<li>Repita as etapas de 2,4 para 2,6 até a 3 mL de MA foram adicionados à solução. Este processo pode demorar até 1-2 h.</li>
	<li>Permitir que a reação de continuar durante a noite a 4 ° C, sem misturar.</li>
	<li>Transferir a solução para 400 mL de álcool etílico frio (EtOH) em um copo de 500 mL e permitir a precipitação de 24-72 h a 4 ° C. 56
</li>
	<li>Com cuidado decantar a maior parte da solução para um copo separado para a eliminação e recolher o precipitado em um tubo de centrifuga conico de 50 mL. Isso pode ser distribuído em tubos de 2-4, se necessário.</li>
	<li>Centrifuga os tubos em 200 g de x em uma centrífuga por 2 min em temperatura ambiente e descartar o sobrenadante.</li>
	<li>Encher o tubo com frio EtOH, misturar a solução com um reaccional por 1 min e repita o passo 2.10-2.11.</li>
	<li>Adicionar 25 mL de água desionizada estéril, misturar a solução com um reaccional por 1 min, proceda à sonicação (> 20 kHz) por 1h e incubar a 4 ° C durante a noite.</li>
	<li>Coloque a solução em um freezer-80 ° C por 15 min ou até congelado ou flash congelamento em nitrogênio líquido. Atenção: Ao usar nitrogênio líquido, use luvas de proteção, uma máscara e um avental.</li>
	<li>Gelo seco o tubo (abaixo de 0,1 mBar e -30 ° C) por 24-48 h até um pó de neve, como é produzido.</li>
	<li>Neste ponto, teste a amostra para a pureza através de 1H da ressonância magnética nuclear, onde a quantidade de prótons de metacrilato (picos em 6.1 e 5,6 ppm), em relação a prótons metílicos (1,9 ppm), na espinha dorsal HA pode ser confirmada. Um rácio mínimo de 95% de metacrilato de prótons de metilo é aceitável. 69
</li>
</ol>3. gel formação e encapsulamento 3D65
<ol><li>
Lamela e preparação de molde
	<ol>
<li>Fazer uma solução de água 50 mL de água destilada de 2% 3-(trimetoxissilil) metacrilato de propilo em um tubo de centrifuga conico de 50 mL.</li>
		<li>Coloque as lamelas de vidro 18mm em solução e rock por 1h à temperatura ambiente. Até 50 lamelas podem ser adicionadas ao mesmo tempo.</li>
		<li>Enxague as lamelas serialmente mergulhando cada 3 copos de 100 mL de água desionizada.</li>
		<li>Seque as lamelas no vácuo a 40 ° C durante a noite com um dessecador e forno.</li>
		<li>Mergulhe rapidamente as lamelas individuais em 70% EtOH com fórceps.</li>
		<li>Sem secagem, gota cada lamela num poço de uma placa bem 12.</li>
		<li>Lave e aspire a cada poço com água desionizada estéril (1 mL por bem).</li>
		<li>Adicione 1 mL de estéril 2 µ g /mL poli-L-lisina (PLL) a cada poço e incubar durante > 2 h.</li>
		<li>Aspirar a solução PLL e permitir as lamelas ao ar seco.</li>
		<li>Mergulhe o polydimethyl moldes siloxano (PDMS) (ver Figura 1) em 70% EtOH e coloque um em cima do centro de cada lamela e deixar secar ao ar e criar uma vedação entre o molde e o vidro.<ol>
<li>Prepare moldes PDMS, lançando os reagentes de pré-mistura PDMS na proporção de 10:1 em um prato fundo chato de poliestireno. A quantidade de PDMS preparado é selecionada para produzir uma folha de aproximadamente 1 mm de espessura. Para poços de formulário em PDMS, cortar as folhas com um soco de círculo com um diâmetro interno de 10.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Preparação da pilha Nota: Todas as etapas do protocolo são realizadas com técnica estéril em uma armário de biossegurança. Solução tamponada fosfato salina (PBS) é ajustada para pH 7,4 para todas as etapas.<ol>
<li>24 h antes do encapsulamento de célula em HAMA, refrescar o meio para as culturas primárias de 2 semana (da etapa 1.15) nas 12 placas bem. Adicionar 1 mL de DMEM/F12 (10% FBS e 1% PS) médio por bem.</li>
		<li>Para cada placa de 12 células prepare 12,5 mL de tripsina diluída (0,25% do trypsin-EDTA diluído a 30% com mídia DMEM/F12) e 25 mL DMEM/F12 (10% FBS e 1% PS) e quente na 37 ° C em banho-maria.</li>
		<li>Coletar meio condicionado de placas usando uma pipeta sorológica 10ml (> 0,5 mL por bem), cuidadosamente Aspire o líquido restante e substituir com 1ml por alvéolo de tripsina diluído (0,075% do trypsin-EDTA) por 20-30 min em uma incubadora (37 ° C, 5% CO2) até a camada de células confluente desanexa da placa.</li>
		<li>Recuperar material de células suspensas com uma pipeta de 1 mL (aparece como uma única peça flutuante) e recolher em um tubo de centrifuga conico de 15 mL. Diluído com uma quantidade equivalente de DMEM/F12 (PS FBS e 1% 10%) e centrifugar 200 x g por 2 min à temperatura ambiente, descartar o sobrenadante.</li>
		<li>Ressuspender o sedimento celular em 10 mL quente DMEM/F12 (10% FBS e 1% PS), Triture as células 5 vezes com uma pipeta de 10 mL e centrifugar a 200 x g por 2 min.</li>
		<li>Decante o sobrenadante, re-suspender as células em 5 mL quente DMEM/F12 e transferir as células para um tubo de centrifuga conico de 50 mL.</li>
		<li>Utilizando uma seringa de 10 mL com uma agulha de 18 calibre, Triture a solução da célula 3 vezes e filtrar a suspensão através de uma peneira de célula de 40 µm para um novo tubo de centrifuga conico.</li>
		<li>Coletar 10 µ l de suspensão de células, diluir 1: 100 em DMEM quente/F12 e contagem de células com um contador de célula automatizada</li>
		<li>Incube em banho maria a 37 ° C até a etapa de encapsulamento.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Encapsulamento de célula Nota: Todas as etapas do protocolo são realizadas com técnica estéril em uma armário de biossegurança.<ol>
<li>Para cada placa de 12 do 3D hidrogel quente 12,5 mL de DMEM/F12 e 12,5 mL de DMEM/F12 condicionada mídia coletada durante a preparação da célula.</li>
		<li>Pesar a quantidade de ácido hialurônico methacrylated (HAMA) necessário para uma concentração final de 0.5% wt/Vol. dissolver este HAMA em PBS estéril de filtrado com uma concentração de (2% wt/vol); uma concentração de 4 vezes maior do que a concentração final é utilizada para acomodar a adição de células e outros reagentes. Um prato bem 12 de hidrogel requer ~ 350 µ l PBS com 7 mg HAMA.</li>
		<li>Proceda à sonicação (> 20 kHz) soluções até HAMA é totalmente dissolvido por 60 min.</li>
		<li>Prepare soluções individuais de 10% de trietanolamina (TEA) e 1-vinil-2-pirrolidona (NVP) e uma solução de 1 mM de eosina Y (EY) em alíquotas de 1 mL de pH de PBS estéril 7,4.</li>
		<li>Para uma 12 placa bem, faz uma mistura final 1,4 mL de 1 x 107 células, 0,5% wt/vol HAMA (350 µ l de 2% wt/vol), 0,1% chá (14 µ l de 10%), 0,1% NVP (µ l 14 de 10%,) e 0,01 mM EY (14 µ l de 1 mM) e 20% mistura de lâmina basal (280 µ l de estoque). O volume restante é PBS.</li>
		<li>Misturar a solução e pipetar 100 µ l em cada molde PDMS com uma ponta de 1 mL.</li>
		<li>Expor amostras para uma luz de LED de alta intensidade verde (~ 520 nm, 60 mW, em uma fechado 20 x 20 cm x 20 caixa cm) por 5 min à temperatura ambiente.</li>
		<li>Adicione 1 mL por poço de quente condicionado DMEM/F12 para um prato bem 12.</li>
		<li>Segure cada lamela entre o polegar e o indicador, lentamente Retire o molde PDMS com pinça curvada, tomando cuidado para não deslocar o gel e colocá-lo em um poço com meio condicionado.</li>
		<li>Adicionar um adicional 1ml quente DMEM/F12 para cada poço.</li>
		<li>Incube as placas a 37 ° C com 5% de CO2 por 2 semanas, refrescante mídia celular toda semana por pipetagem 1ml de mídia de cada poços e substituindo com 1 mL DMEM/F12.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. microscopia
<ol><li>
Imunocitoquímica Nota: Um microscópio confocal invertido foi usado para estas amostras de imagem e ImageJ foi usado para processar e exibir as imagens. Microglia, astrócitos, oligodendrócitos e núcleos, serão rotulados após 3 semanas na cultura de HAMA.<ol>
<li>Pré-aqueça o tampão PBS formol a 10% (pH 7.0) em um banho de 37 ° C. Atenção: Apesar de formol pode ser usado fora uma coifa, este material é reativo com tecido e deve ser tratar com cuidado e luvas sempre. Deve ser dispose separadamente.</li>
		<li>Aspire cuidadosamente com mídia de placas e Pipetar 1 mL de formol a 10% a cada poço.</li>
		<li>Incube as placas a 37 ° C em um 5% de CO2 por 20 min.</li>
		<li>Aspire o líquido de cada prato, Pipetar 2 mL de PBS (pH 7,4) em cada poço e incube por 15 min.</li>
		<li>Repita a etapa 4.1.4 duas vezes.</li>
		<li>Aspire o líquido das placas, adicione 1 mL por alvéolo de PBS com 10% de soro de cavalo normal (NHS) e 0,5% triton X-100 e agitar suavemente a uma velocidade mínima) por 1h.</li>
		<li>Repita a etapa 4.1.4 três vezes.</li>
		<li>Aspire o líquido e adicionar 1 mL por bem da seguinte mistura em PBS: coelho ionizado cálcio ligadora adaptador molécula (Iba1) 1:1, 000, frango proteína fibrilar glial (GFAP) 1:5, 000, mouse 2', 3'-cíclico-nucelotide 3'-phophodiesterase (CNPase) 1:1, 000, 1% NHS , e 0.1% celular surfactante perfurantes. Incube a 4 ° C durante a noite, a placa de balanço mais suavemente possível.</li>
		<li>Repita a etapa 4.1.4 três vezes com a incubação do 1h no meio.</li>
		<li>Aspire o líquido e adicionar 1 mL por bem da seguinte mistura em PBS: 647 nm animado burro anticorpo anti-1: 200, 546 nm animado cabra anticorpo antifrango 1: 200, 488 nm animado burro anticorpo anti-rato 1: 200, 1% do NHS, 1:1,000 azul mancha nuclear. Incube a temperatura ambiente durante 1 h, agite-o suavemente a placa.</li>
		<li>Repita o passo 4 três vezes com a incubação do 1h no meio.</li>
		<li>Para preservar o hidrogel, Aspire o tampão e mergulhe-os em 0,5 mL de meio de montagem da célula de 1 min. pipeta para fora o meio de montagem e coloque delicadamente uma lamela em cima do gel, criando uma camada entre o vidro. Adicione uma pequena quantidade de meio de montagem para o lado descoberto das lamelas para impedir a secagem do hidrogel. Nota: Para solução de problemas, géis podem ser fotografadas no passo 4.1.11. para ver a rotulagem adequada antes de processamento adicional.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Microscopia eletrônica de varredura (MEV) Nota: Para visualizar o hidrogel, um microscópio eletrônico de varredura foi usado para estas amostras de imagem.<ol>
<li>Pré-aquece uma mistura fixador de paraformaldeído de glutaraldeído e 2% de 2,5% em PBS (0,1 M) em banho maria a 37 ° C. Atenção: Estes reagentes são altamente reativos com tecidos e devem ser manuseados com cuidado e luvas. Deveriam ser tratadas em uma coifa, tanto quanto possível e eliminados separadamente.</li>
		<li>Aspire o meio das placas de cultura de células e adicionar 1 mL da mistura fixador pré-aquecido.</li>
		<li>Incube as placas a 37 ° C em um 5% de CO2 por 20 min.</li>
		<li>Coloque as placas em 4 ° C (geladeira/refrigerador) durante a noite.</li>
		<li>Aspirar a solução fixador dos poços e adicione 1 mL de PBS.</li>
		<li>Aspire o líquido de cada prato, adicione 2 mL de PBS em cada poço e incube por 15 min.</li>
		<li>Repita a etapa 4.2.6 mais duas vezes.</li>
		<li>Aspirar a PBS e adicionar 1 mL de tetróxido de ósmio 1% tamponado em PBS a cada poço. Nota: Até amostras são secas, esta etapa e todas as etapas subsequentes são realizadas em uma coifa.</li>
		<li>Permitir a fixação de ocorrer para vapor de ósmio de 30 min. de líquido pode corrigir outras amostras no mesmo prato; Portanto, particionar amostras em conformidade antes desta etapa. Cuidado: Tetróxido de ósmio é altamente reativo com tecido e volátil. É perigoso e deve ser tratada na coifa com luvas. - E qualquer imediato lavados deve ser descartado separadamente.</li>
		<li>Repita a etapa 4.2.6 três vezes.</li>
		<li>Aspire o líquido e adicionar as misturas desidrata na lista abaixo, em ordem e incubar (temperatura ambiente) durante o tempo indicado. Comece adicionando gradualmente etanol (EtOH) seguido então hexamethyldisilazane (HMDS). Consulte a tabela 2 para cada incremento. Nota: Ao adicionar HMDS, as lamelas podem fortemente aderir ao plástico e tornar-se muito difíceis de remover. Isto pode ser evitado, colocando uma pequena plataforma de plástico sob o deslizamento de vidro após a primeira aplicação do HMDS. Após a segunda incubação de EtOH, a amostra pode ser retirada e extinto em nitrogênio líquido, por alguns segundos para congelar a fratura da amostra.</li>
		<li>Cuidadosamente retire as amostras secas e montar as amostras em stubs de microscópio eletrônico de varredura com fita dupla face condutora.</li>
		<li>Por pulverização catódica revestir as amostras com uma quantidade mínima de ouro. Colocar as amostras em um suporte e operar a máquina por 2 min em 15 mA.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

Os autores não têm nada para divulgar.

Com o objectivo de gerar um sistema de cultura 3D para modelo bioreactivity gliais e o processo de cicatrização glia, nós desenvolvemos um sistema que pode oferecer suporte primário microglia culta, astrócitos e oligodendrócitos e permite a caracterização robusta de célula interações morfologia e célula-célula. Das micrografias mostradas, a morfologia de cada tipo de célula foi distintamente diferente com plataformas de mistura lâmina HAMA-Basal de 2D, 3D-HAMA e 3D. No sistema 2D, morfologia distintamente era inclinada a...

Inflamação do sistema nervoso central (SNC) tem sido considerada uma marca registrada de aguda (por exemplo, acidente vascular cerebral isquêmico, traumatismo crânio e lesão medular) e crónica (por exemplo, Alzheimer, Parkinson do e doenças de Huntington) lesão do CNS, Mas é cada vez mais reconhecido como um contribuinte causal neurodegenerativas e distúrbios neuropsiquiátricos. Sustentada ou inflamação inadequada pode causar lesões neurológicas e desmielinização (por exemplo, esclerose múltipla) e influenciam negativamente o desenvolvimento do cérebro (por exemplo, esquizofrenia, autismo) e Estados de humor (por exemplo, depressão, ansiedade transtorno bipolar). Além disso, novas estratégias terapêuticas usando dispositivos implantáveis (ex., interfaces cérebro-computador1,2,3, cerebral profunda estimulação4,5, intraspinal microstimulation6,7,8,9,10) geram uma resposta inflamatória previsível na interface entre o dispositivo e o CNS, resultando em um resposta de tecido protetor que pode causar perda de eficácia ou dispositivo falha durante a vida útil do implante11. Inflamação no SNC é normalmente iniciada por microglia, que funcionam como as células imunes residentes do SNC responsável pela vigilância de tecido e montagem da resposta de corpo estranho (opinião de12). Dependendo da gravidade do insulto, o sinal microglia e recruta adicional de células tipos para um local da lesão. Especificamente, a microglia ativar os astrócitos, que por sua vez atuam como células inflamatórias secundárias e forma uma barreira protetora densa para conter uma lesão local13,14. Microglia também pode iniciar uma cascata de atividade nas células do sistema imunológico periférica, que pode resultar na degradação do BBB para permitir infiltração imune (revista em referência15).
No caso de dispositivos implantados para o CNS, dano tecidual resultante da inserção do dispositivo, bem como a presença contínua do dispositivo estrangeiro pode iniciar um processo denominado cicatrizes gliais. Neste processo, a microglia migrar para e se proliferam no local da lesão. Também iniciam a liberação de fatores inflamatórios para neutralizar ameaças potenciais e recrutar células gliais adicionais. Posteriormente, astrócitos ativados se tornar hipertróficas e começam encapsulando o dispositivo implantado para formar uma barreira fibrosa contínua16. Sinalização inflamatória também serve para promover a retirada de processos neuronais da vizinhança do implante e recrutas eventualmente fibroblastos para reforçar o desenvolvimento de cicatriz glial17. Os oligodendrócitos, responsáveis pela bainha neurônios na mielina para realçar a condutância, não sobreviver a esse processo e células distantes são particionadas do implante por cicatriz18. Cicatrizes gliais grandemente reduz a função e o tempo de vida de dispositivos implantados, particularmente para eléctrodos de gravação e, finalmente, serve para limitar a funcionalidade de interfaces neurais19.
Várias abordagens têm sido exploradas para aumentar a biocompatibilidade e a atividade de interface de dispositivos implantados no CNS21,20,22,23. Uma extensa revisão está disponível no projeto biocompatível destas interfaces neurais24. As estratégias mais proeminentes incluem em torno do eletrodo com revestimentos compatíveis tais como polyelthyleneglycol (PEG), ácidos polilático-co-glicólico (PLGA)25, ou realçando o eléctrodo com polímeros condutores, tais como a poli (etileno dioxythiophene) (PEDOT) e polipirrol (PPA)26,,27,28,29,30,31. Revestimentos bioativos também têm sido empregados para fornecer dicas para o crescimento de tecido neural usando ligantes derivados de matrizes extracelulares, incluindo colagénios, fibronectins e ácidos hialurônico32,33,34 ,35,36,37. A bioatividade destes revestimentos tem sido mais explorada com sistemas de lançamento de fator de crescimento para emular a célula natural secreções30,38,39,40,41 , 42 , 43 , 44 , 45 , 46 , 47 , 48 , 49 , 50. simultaneamente, alguns grupos de pesquisa optou por remodelar a geometria do eletrodo, flexibilidade e composição para diminuir a mecânica incompatibilidade entre o dispositivo e tecido51,52,53 ,54,55,56,57. No total, estas estratégias levaram a muitas melhorias promissoras na próxima geração de aparelhos interfacial neural, no entanto a compatibilidade a longo prazo é uma questão em andamento e progresso pode ser prejudicado por modelos complexos e demorados em vivo .
Abordagens baseadas em modelo animais podem limitar a taxa de transferência experimental e aumentar os custos dos testes de biocompatibilidade do eletrodo. In vitro se aproxima usando cultura de células convencional técnicas oferecem uma alternativa mais econômica, mas não conseguem muito da complexidade da interação entre o dispositivo e tecido58recapitular. Em particular, ensaios de revestimentos de superfície usando limites de cultura celular 2D a modelagem da geometria do eletrodo e a influência de incompatibilidade mecânica e micromovimentos pensados para contribuir para gerar uma resposta do hospedeiro contribuindo para dispositivo falha59 , 60.
Para superar os problemas associados com a cultura de pilha 2D, hidrogel culturas de células neurais têm sido desenvolvidas para uma ampla variedade de aplicações, estudos farmacológicos61, para direcionar a diferenciação celular neural62, para entender a doença vias63,64, ou em camadas em co-cultura com outros tipos de células para a migração celular de modelo, neuroproteção, ou modelo tecido microambiente61. Hidrogel formam-se facilmente em diferentes tamanhos e geometrias podem incorporar vários tipos de culturas de células primárias ou imortalizado e são altamente passíveis de análise por técnicas comumente usadas, tais como a microscopia de fluorescência confocal. Para criar um modelo do processo cicatricial glia, recentemente desenvolvemos e caracteriza-se um sistema de hidrogel 3D com base de ácido hialurônico para testes de alto rendimento da glia resposta para eletrodos implantados (Figura 1)65. Este sistema tem várias vantagens distintas: 1) principais células da glia (oligodendrócitos, astrócitos e microglia) são encapsuladas em uma matriz 3D composta por polímeros de ácido hialurônico, que é um componente da matriz extracelular endógena; 2) a rigidez da matriz pode ser 'afinada' para recriar as propriedades mecânicas do cérebro ou da medula espinhal, tecido; e 3) células podem ser encapsuladas na matriz em uma aproximação rápida de bancada usando fotopolimerização com luz verde, limitando a toxicidade durante o encapsulamento. Este sistema permite características de biocompatibilidade em vivo : dispositivos são inseridos o hidrogel de forma comparável ao tecido, e a resposta celular a dispositivos implantados são monitorados para uma ampla gama de parâmetros65. Estes incluem mecânica incompatibilidade entre os dispositivos e os revestimentos de hidrogel de várias estruturas e pulsos de estimulação elétrica. Este sistema também inclui oligodendrocyte e precursores relacionados, que muitas vezes são recrutados em cicatrizes gliais e presentes. Seus danos, morte e fagocitose por microglia são altamente indicativos de lesão inflamatória e como um modelo reduzido de cicatrizes ou recuperação, eles têm a capacidade de demonstrar re-mielinização dos neurônios66.
Neste documento descrevemos um método para a síntese e a formação de hidrogel de ácido hialurônico híbrido combinado com formulações disponíveis comercialmente membrana basal para melhorar a incorporação de célula. Além disso, demonstraremos a incorporação de culturas de células gliais primárias (oligodendrócitos, astrócitos e microglia) e análise de crescimento de cultura usando imunocitoquímica e microscopia confocal.

<table><tbody><tr><td><forte>1. Materiais para síntese e fotopolimerização de HAMA</ácido hialurônico forte></td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>(HA)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>53747-10G</td><td>Streptococcus equi, MW: 1,5 - 1,8 X 10^6</td></tr><tr><td>Anidrido metacrílico (MA)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>275585-100ML</td><td></td></tr><tr><td>Hidróxido de sódio (NaOH)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>221465-25G</td><td></td></tr><tr><td>Etanol (EtOH)</td><td>Álcoois comerciais Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Comprimidos de solução salina tamponada com fosfato anidro (pH 7,4)</td><td>Fisher Scientific</td><td>18912014</td><td></td></tr><tr><td>Trietanolamina (TEA)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>90279-100ML</td><td></td></tr><tr><td>1-Vinil-2pirrolidinona (NVP)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>V3409-5G</td><td></td></tr><tr><td>EosinY (EY)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>E6003-25G</td><td></td></tr><tr><td>Polidimetilsiloxano (PDMS) Sylgard 184 Silicone Kit de Elastômero</td><td>Dow Corning</td><td></td><td></td></tr><tr><td>3-(Trimetoxissilil)metacrilato de propila</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>440159-100ML</td><td></td></tr><tr><td>Béquer (100 mL)</td><td>Copo</td><td>Corning 1000-100</td><td></td></tr><tr><td>(500 mL)</td><td>Papel de pH Corning</td><td>1000-600</td><td></td></tr><tr><td>(Labstick)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>9580</td><td></td></tr><tr><td>Nome</td><td>Company</td><td>Número de catálogo</td><td>Comentários</td></tr><tr><td>2. Materiais para isolamento de células gliais e cultura de células</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>P1-2 Filhotes de rato Sprague Dawley</td><td>Charles River</td><td>CD Código de cepa de rato Sprague Dawley 001</td><td></td></tr><tr><td>Tesoura de dissecção - lâminas finas (pequenas)</td><td>Fine Science Tools</td><td>14081-09</td><td></td></tr><tr><td>Tesoura cirúrgica - Toughcut (grande)</td><td>Fine Science Tools</td><td>14130-17</td><td></td></tr><tr><td>Pinça fina (Dumont #5)</td><td>Ferramentas de Ciência Fina</td><td>11521-10</td><td></td></tr><tr><td>Fórceps fino curvo (Dumont # 7)</td> <td>Ferramentas de Ciência Fina</td><td>11271-30</td><td></td></tr><tr><td>Solução salina balanceada de Hank (HBSS)</td> <td>Gibco</td><td>14170-112</td><td></td></tr><tr><td>Meio de Eagle modificado de Dulbecco e mistura de nutrientes de Presunto F-12 (DMEM / F12)</td> <td>Gibco</td><td>11320-033</td><td></td></tr><tr><td>Penicilina-estreptomicina (PS)</td> <td>Gibco</td><td>15140-122</td><td></td></tr><tr><td>Soro fetal bovino (FBS)</td><td>Gibco</td><td>12483-020</td><td></td></tr><tr><td>0,25% Ácido tripsina-etilenodiaminotetracético (EDTA)</td><td>Gibco</td><td>25200-072</td><td></td></tr><tr><td>Poli-L-lisina (PLL)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P-6282</td><td></td></tr><tr><td>Tubo de centrífuga cônico de 50 mL</td><td>Fisher Scientific</td><td>05-539-13</td><td></td></tr><tr><td>Tubo de centrífuga cônico de 15 mL</td><td>Fisher Scientific</td><td>05-539-5</td><td></td></tr><tr><td>Placas tratadas para cultura de tecidos de 12 poços (Cellstar)</td><td>Greiner Bio-One</td><td>665 108</td><td></td></tr><tr><td>Pipeta sorológica de 10 mL</td><td>Fisher Scientific</td><td>13-676-10F</td><td></td></tr><tr><td>Pipeta sorológica de 25 mL</td><td>Fisher Scientific</td><td>12-676-10K</td><td></td></tr><tr><td>Placa de Petri (60 mm X 15 mm)</td>Placa de Petri <td>Fisher Scientific</td><td>FB0875713A</td><td></td></tr><tr><td>( 100 mm X 15 mm)</td> <td>Fisher Scientific</td><td>FB0875712</td><td></td></tr><tr><td>Microscópio de Lamínula (18 mm)</td> <td>Fisher Scientific</td><td>12-545-100 18CIR</td><td></td></tr><tr><td>Nome</td><td>Company<</td><td>strong>Número de Catálogo</td><td>Comentários</td></tr><tr><td>3. Materiais para microscopia (microscopia eletrônica confocal e de varredura)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mouse monoclonal anti-CNPase</td><td>abcam</td><td>ab6319</td><td></td></tr><tr><td>Coelho anti-Iba1</td><td>Wako Laboratory Chemicals</td><td>019-17741</td><td></td></tr><tr><td>Frango anti-GFAP</td><td>abcam</td><td>ab4674</td><td></td></tr><tr><td>Hoechst 33342</td><td>Fisher Scientific</td><td>62249</td><td></td></tr><tr><td>Fluoromount-G</td><td>Fisher Scientific</td><td>00-4958-02</td><td></td></tr><tr><td>Formalina</td><td>Sigma Aldrich</td><td>HT501128-4L</td><td>Tamponado (10%)</td></tr><tr><td>Triton X-100</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP151-500</td><td></td></tr><tr><td>Soro de Cavalo</td><td>Gibco</td><td>16050-122</td><td></td></tr><tr><td>Paraformaldeído</td><td>Electon Microscopy Sciences</td><td>157-8</td><td>Tamponado (8%)</td></tr><tr><td>Guteraldeído</td><td>Electon Microscopy Sciences</td><td>16019</td><td>Tamponado (8%)</td></tr><tr><td>Tetraóxido de ósmio</td><td>Electon Microscopy Sciences</td><td>19152</td><td>Tamponado (2%)</td></tr><tr><td>Hexametildilazano (HMDS)</td><td>Electon Microscopy Sciences</td><td>16700</td><td></td></tr><tr><td>Etanol (EtOH)</td><td>Electon Microscopy Sciences</td><td>15055</td> Lâmina <td>de microscópio anidro</td></tr><tr><td>(25 X 75 X 1 mm)</td><td>VWR International</td><td>48311-703</td><td></td></tr></tbody></table>

melhorado o hidrogel 3d culturas de células gliais primárias para in vitro modelagem de neuroinflammation

Improved 3D Hydrogel Cultures of Primary Glial Cells for In Vitro Modelling of Neuroinflammation

No sistema nervoso central, numerosas lesões agudas e doenças neurodegenerativas, bem como implantados dispositivos ou biomateriais projetado para melhorar o resultado da função no mesmo resultado: inflamação em excesso leva à gliose, citotoxicidade, e/ou formação de uma cicatriz glial que coletivamente agravar lesão ou impedir recuperação saudável. Com a intenção de criar um sistema de modelo cicatriz glial formação e estudo de processos inflamatórios, geramos um andaime celular 3D capaz de habitação primárias culturas de células gliais: micróglia que regulam a resposta do corpo estranho e iniciar o evento inflamatório, astrócitos que respondem para formar uma cicatriz fibrosa e oligodendrócitos tipicamente vulneráveis a lesões inflamatórias. O presente trabalho fornece um método passo a passo detalhado para a fabricação, a cultura e a caracterização microscópica de um andaime de hidrogel 3D à base de ácido hialurônico com rato encapsulado derivado do cérebro células gliais. Além disso, os protocolos para a caracterização de encapsulamento de células e o andaime de hidrogel por imunofluorescência confocal e microscopia eletrônica são demonstrados, bem como a capacidade de modificar o andaime com substratos bioativos, com incorporação de uma mistura de lâmina basal comercial para integração melhorada do celular.

Para modelar a resposta do hospedeiro de tecido neural e a cicatriz glial em uma alta taxa de transferência, sistema in vitro requer um andaime celular 3D com um material de matriz que é biocompatível e não incorrer em um evento citotóxico durante formação em situ é modificável com componentes bioativos para guiar a resposta benevolente. Para este efeito, temos criado um sistema de andaime celular 3D à base de ácido hialurônico e encapsulado uma população principal célul...

Neste documento, apresentamos um protocolo para a cultura 3D do rato as células da glia derivado do cérebro, incluindo astrócitos, oligodendrócitos e micróglia. Vamos demonstrar a cultura de células primárias, síntese de hidrogel de ácido hialurônico methacrylated (HAMA), encapsulamento HAMAphoto-polimerização e celular e amostra de processamento de imagem microscópica confocal e varredura de elétrons.

Melhorado o hidrogel 3D culturas de células gliais primárias para In Vitro modelagem de Neuroinflammation

In the central nervous system, numerous acute injuries and neurodegenerative disorders, as well as implanted devices or biomaterials engineered to enhance ...

O objetivo geral deste protocolo de cultura de células 3D é modelar o evento de cicatriz glial do sistema nervoso central usando células-chave indicadoras: microglia, astrócitos e oligodendrócitos. Este método pode ajudar a responder a questões-chave no campo da neuroinflamação, como o potencial das células gliais para melhorar as estratégias regenerativas e desvendar a cicatriz glial. A principal vantagem desta técnica é que a biologia glial pode ser rapidamente caracterizada em um microambiente 3D com manipulações sistemáticas e de alto alcance. Para preparar lamínulas para semeadura, comece adicionando um mililitro de metacrilato de 3-propila a 49 mililitros de água destilada para fazer uma solução a 2%. Em seguida, coloque lamínulas de vidro de 18 milímetros na solução e balance por uma hora em temperatura ambiente. Após uma hora, enxágue as lamínulas mergulhando em série cada lamínula em três copos de 100 mililitros de água deionizada. Em seguida, seque as lamínulas no vácuo com um dessecador e leve ao forno a 40 graus Celsius durante a noite. No dia seguinte, use uma pinça para mergulhar rapidamente as lamínulas individuais em etanol a 70%. Em seguida, sem secar, coloque cada

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioengenharia

Este vídeo demonstra uma técnica para estabelecer uma cultura tridimensional de células gliais. As células gliais derivadas do cérebro de rato são encapsuladas em uma matriz polimérica fotoreticulável contendo componentes da matriz extracelular. Ao incubar em um meio de crescimento, as células gliais proliferam dentro da matriz de suporte para criar uma cultura tridimensional.

Estabelecendo uma cultura tridimensional de células gliais derivadas do cérebro de rato

Astrócitos fenotipicamente selvagens e células-tronco neurais colhidas de camundongos modificados com alelos oncogênicos condicionais floxed e transformados por meio de recombinação viral mediada por Cre podem ser usados para modelar a patogênese do astrocitoma in vitro e in vivo por injeção ortotópica de células transformadas em cérebros de irmãos de ninhada singênicos e imunocompetentes.

Modelagem astrocitoma Patogênese In Vitro E In Vivo Usando Cortical astrócitos ou células-tronco neurais de condicional, Geneticamente Modificadas Ratos

O desenvolvimento de dor neuropática envolve alterações patológicas das células gliais medula espinhal. Um sistema de cultura de células gliais de confiança derivados de tecidos de medula espinal adulta e concebido para estudar estas células in vitro é inexistente. Portanto, vamos mostrar aqui como estabelecer culturas gliais mistas primárias de tecido da medula espinhal do rato adulto.

Preparação de culturas mista glial primários de rato adulto Spinal Cord Tissue

Aqui, apresentamos um protocolo para cultura tridimensional de células de glioblastoma paciente-derivado dentro ortogonalmente sintonizáveis biomateriais projetados para imitar a matriz do cérebro. Essa abordagem fornece uma em vitro, plataforma experimental que mantém muitas características de na vivo glioblastoma células tipicamente perdidas na cultura.

Ácido hialurônico baseado hidrogel para 3-Dimensional cultura de células de Glioblastoma derivado de paciente

Aqui, apresentamos uma abordagem simples usando meios de cultura específicos que permitem o estabelecimento de culturas enriquecidas com neurônios e astrócitos, ou culturas neuron-glia do córtex embrionário, com alto rendimento e reprodutibilidade.

Um modelo de cultura celular para estudar o papel das interações neurônio-glia na isquemia

Aqui, apresentamos um ensaio de cocultura fácil de usar para analisar a migração de glioblastoma (GBM) em neurônios padronizados. Desenvolvemos uma macro no software FiJi para fácil quantificação da migração celular GBM em neurônios, e observamos que os neurônios modificam a capacidade invasiva celular GBM.

Co-cultura de células-tronco semelhantes ao Glioblastoma em neurônios padronizados para estudar migração e interações celulares

Aqui relatamos um método de bioimpressão 3D de astrócitos cortical de murina para biofabricagem de tecidos neurais para estudar a funcionalidade dos astrócitos no sistema nervoso central e os mecanismos que envolvem células gliais em doenças neurológicas e tratamentos.

Bioimpressão 3D de astrócitos cortical de murina para engenharia de tecido neural

Neste manuscrito, demonstramos a preparação de uma biotinta hidrogel biohíbrida contendo grafeno para uso em engenharia de tecidos periféricos. Utilizando este material biohíbrido 3D, é realizado o protocolo de diferenciação neural de células-tronco. Este pode ser um passo importante para trazer biomateriais semelhantes para a clínica.

Preparação e caracterização de biotinta de hidrogel biohíbrido 3D à base de grafeno para neuroengenharia periférica

Este protocolo apresenta uma maneira única de gerar culturas de células do sistema nervoso central a partir de cérebros embrionários de camundongos do dia 17 para pesquisa em neuro(imuno)logia. Este modelo pode ser analisado usando várias técnicas experimentais, incluindo RT-qPCR, microscopia, ELISA e citometria de fluxo.

Estabelecendo culturas mistas de células neuronais e gliais de cérebros embrionários de camundongos para estudar infecção e imunidade inata

Aqui, apresentamos um protocolo para produzir coculturas bioimpressas em 3D de neurônios e astrócitos derivados de iPSC. Este modelo de cocultura, gerado dentro de um arcabouço de hidrogel em formatos de 96 ou 384 poços, demonstra alta viabilidade pós-impressão e crescimento de neuritos em 7 dias e mostra a expressão de marcadores de maturidade para ambos os tipos celulares.

Bioimpressão Tridimensional de Coculturas Neurônio-Astrócitos Derivadas de iPSC Humanas para Aplicações de Triagem

Apresentamos um método para replicar o microambiente tumoral de glioma na frente invasiva que incorpora fluxo de fluido intersticial. Este modelo é um hidrogel de hialuronano-colágeno I em um inserto de cultura de tecidos onde uma cabeça de pressão de fluido pode ser aplicada. A invasão pode ser quantificada e as células podem ser isoladas ou lisadas.

Um modelo fotopolimerizável de ácido hialurônico-colágeno do microambiente de glioma invasivo com fluxo intersticial

Aprenda a cultivar células gliais primárias de cérebro de rato em hidrogel 3D para modelagem de neuroinflamação in vitro. Este método permite caracterizar rapidamente a biologia glial em microambiente tridimensional.

Melhorado o hidrogel 3D culturas de células gliais primárias para In Vitro modelagem de Neuroinflammation

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