Entrevista: biorreatores e apareceu-Modified 3D-andaimes para Investigação em Células Estaminais

Meu nome é Karlan E estou trabalhando como biofísico no Instituto de Interfaces Biológicas. No Cal Screw Institute of Technology, desenvolvemos biorreatores e andaimes tridimensionais modificados de superfície para o cultivo de tecidos funcionais e para pesquisa com células-tronco, estamos interessados principalmente na interação das células com seu ambiente artificial. Um editorial da Nature em 2003 fez a pergunta por biologia plana, e a questão é: o que está implícito nisso?

No passado, muitos sistemas de cultura in vitro, principalmente culturas de monocamada, sofriam com as desvantagens de que, por exemplo, células primárias diferenciadas tinham uma vida útil relativamente curta e desdiferenciadas durante a cultura. Isso significa que eles perderam a maioria de suas funções específicas de órgãos muito rapidamente. Portanto, a fim de reproduzir melhores condições para essas células in vitro, muitas modificações e adaptações diferentes foram feitas em culturas convencionais de monocamada.

E isso inclui a composição do meio de cultura e a criação de revestimento de vasos de cultura nos quais as células formam predominantemente monocamadas. E todas essas abordagens indicam a importância das interações da matriz celular, bem como da comunicação célula a célula. Outro aspecto importante parece ser o estabelecimento de contextos específicos de células, que são realizados, por exemplo, por complexos de junções comunicantes, que são características comuns de muitas células in vivo.

Em culturas convencionais de monocamada, a comunicação da junção da lacuna é rapidamente perdida. Por muito tempo. É possível restabelecer in vitro, até certo ponto, um arranjo de células semelhante a um tecido usando a chamada técnica de esteróides.

Um exemplo do nosso laboratório foi que pudemos mostrar que mesmo os hepatócitos ru adultos são capazes de formar esteróides e permanecer viáveis por pelo menos semanas nesses agregados. Os hepatócitos permanecem em contato próximo uns com os outros, promovendo a comunicação celular, resultando na estabilização das funções específicas dos hepatócitos. Mas também descobrimos que essa técnica convencional de cultura tridimensional tem várias desvantagens.

O tamanho agregado é crítico. Eles podem induzir necrose para grandes diâmetros agregados e, na maioria dos casos, a proporção de volume médio para célula é inadequada. Além disso, forças de cisalhamento e culturas giratórias podem ser problemáticas.

Órgãos e tecidos em organismos vivos são, entre outros, caracterizados por densidades celulares muito altas, também o transporte ativo direcionado de substâncias através dessas camadas de tecido é uma característica importante. Portanto, modelos de tecidos organotípicos in vitro realistas devem reconstruir mais de perto essa arquitetura natural. E um determinante essencial para a limitação de tais sistemas é a proporção apropriada de meio para volume celular.

Mencionei antes que projetamos um invólucro de célula adequado em forma de andaime de polímeros precisamente microestruturados, que oferece um recipiente de tamanho uniforme para a cultura tridimensional de agregados celulares. Para o andaime de polímeros, usamos preferencialmente poliéter PMMA ou PC, ate ou policarbonato. E isso consiste em um dispositivo plantar microestruturado de um centímetro quadrado, que oferece uma matriz densa de mais de 1000 desses recipientes.

Para a cultura tridimensional de agregados celulares, ela demonstrou ser adequada para cultura de células 3D ao longo de várias semanas. E cada um desses pequenos recipientes cúbicos na matriz tem um comprimento de borda de cerca de 300 micrômetros. O design especial deste andaime e da periferia, ou seja, a câmara de incubação.

O meio ector e o fornecimento de gás permitem diferentes modos de fornecimento de meio. Primeira superfusão. Isso significa que ambos os lados do tecido são fornecidos separadamente pelo meio nutricional e, em segundo lugar, pela perfusão.

Isso significa que o fluxo médio é forçado a penetrar na camada de tecido. O modo de perfusão pode ser usado para criar condições que melhor imitam a vascularização in vivo, mas mesmo um modo misto de perfusão e superfusão é possível. Diferentes gerações de naves celulares foram desenvolvidas.

Cada geração pode ser usada com um determinado design para atender às necessidades de qualquer aplicação especial. Por exemplo, projetos de biorreatores de navio simples e duplo foram construídos, bem como arranjos de vários títulos endereçáveis separadamente ou variância altamente paralela. Como versões ampliadas para a última geração Dessas diferentes formas, os chamados recipientes micro termoformados, foi desenvolvida uma certa tecnologia, que oferece a possibilidade adicional de modificar toda a superfície desses recipientes formados em 3D aqui, até mesmo um padrão de superfície e uma escala submicrônica com moléculas de sinalização é possível.

Além disso, sensores e eletrodos de sinal podem ser incorporados. As aplicações variam de pesquisa básica e biologia celular a toxicologia e farmacologia, e também triagem de alto rendimento possível. Um ponto muito importante no final é o fato de que a última geração de nossos chips micro termoformados foi otimizada para permitir processos de produção em massa barata e, portanto, para aplicação em outros laboratórios.