Üç boyutlu (3D) kültür sistemleri genellikle daha yakından vivo içinde hücresel yanıt-e doğru geleneksel iki boyutlu (2D) kültür sistemleri daha özetlemek, birkaç mükemmel yayınlar1,2,3 ' e bakın . Ancak, hücre işlevi ölçmek için 3D kültür sistemleri kullanan hücresel alma zorluğu nedeniyle zorlu ve daha fazla işleme örnek. Bu zorluk çok hücresel işlevler ölçümü 3D kültür sistemlerinde sınırlar. Bu zorluk üstesinden gelmek için yeni teknikler 3D ortamlar içinde hücre işlevinin kolay ölçüm etkinleştirmek ihtiyaç vardır. Bu gereksinimi karşılamak için bir yol sadece 3D hücre kültürü destekleyen ama ayrıca hücre işlevi ölçmek için sensörler dahil malzeme gelişmedir. Örneğin, birkaç hidrojel sistemleri görselleştirme 3D ortamlarda4,5,6,7içinde proteaz aktivitesinin etkinleştirmek için fluorogenic proteaz yarilabilir moieties dahil. Bu sistemler aslında mikroskobik görüntüleme için kullanılmıştır iken, bu sistemler de facile sicakligi ölçümü için bir hücre işlevi bir 3D etkinleştirme bir çift plaka okuyucu kullanarak bir küresel matriks metalloproteinaz (MMP) faaliyet tahlil kullanmak için adapte edilebilir çevre8.
MMPs, çinko proteaz, süper normal doku homeostazı ve birçok hastalığın önemli rol oynarlar. MMPs bozulmasına yol açar ve hücre dışı matriks (ECM) yeni model, hücre yüzey reseptörlerinin ve sitokinler ayırmak ve diğer MMPs9,10harekete geçirmek. MMPs yara iyileşmesi gibi fizyolojik süreçleri ve artrit, ateroskleroz, Alzheimer ve kanser ( 9,10,11değerlendirmeleri görmek) gibi hastalıkların önemli rol oynarlar. Kanser, MMP ifade düzeyi yüksek güçlü kanser metastaz ve kötü prognoz12ile ilişkili. Ayrıca, MMPs kanser hücre işgali ve geçiş, doğal olarak 3D olayları13,14hücresel süreçler teşvik ederek tümör ilerleme katkıda bulunur. Bu nedenle, temel biyolojik çalışmalar ve ilaç deneyleri eleme de dahil olmak üzere birçok bağlamlarda 3D kültür etkinliğinde MMP ölçmek için yeteneği çok fazla ilgi yoktur.
PEG hydrogels yaygın olarak kullanılan 3D hücre kültürü onların yüksek su içeriği nedeniyle, protein adsorpsiyon ve akort doğa karşı dayanıklılık için. PEG hydrogels moieties için doğrudan hücre işlevi, bir sayı ile gibi ECM mimetic peptidler RGD, RLD ve IKVAV hücre adezyon kolaylaştırmak veya dönüştürme büyüme faktörü-β (TGF-β) gibi büyüme faktörlerinin hayvan zinciri yolu tarif etmek gibi ile functionalized 15,16. Daha yakın zamanlarda, PEG hydrogels hücre işlevinin ölçüyü iyi5,8etkinleştirmek sensör peptidler ile functionalized. Özellikle, PEG hidrojel sisteminin kullanımı bir fluorogenic bir çift plaka okuyucu ile 3D kültürlerde hücresel MMP aktivitesinin MMP-parçalanabilir etkin peptid ölçüm ile functionalized ve hiçbir daha fazla işlem gerekli. Bu sistemler aynı zamanda hücresel işlev, metabolik aktivite de dahil olmak üzere diğer ölçümleri ile uyumludur. Burada, bir protokol MMP etkinliği bir 3D PEG hidrojel fluorogenic MMP-parçalanabilir peptid ile functionalized ve bunların kullanımı için gerekli ilk optimizasyonu deneyler gösteren sonuçları sunulan kültürlü hücre ölçümü için anlatılan tahlil. İnsan Melanom hücreleri (A375) fluorogenic hydrogels bir dizi tahlil çalışma sınırları içindeki uygun tohumlama yoğunluğunu belirlemek için yoğunlukları tohum üzerinde kapsüllü. Kapsüllemenin 24 saat sonra MMP ve metabolik aktivite bir standart Mikroplaka Okuyucu kullanan ölçüldü. Daha sonra MMP etkinliği tahlil doğrusal Aralık içinde tohum yoğunluğunu belirlemek için metabolik aktivite için normalleştirilmiş. Son olarak, değişim yüzdeleri (% CV) katsayısı içi-plaka triplicates arasında elde edilen sonuçları tekrarlanabilirlik yansıtmak için hesaplanan. Bu yöntem basit ve hızlı 3D hücre kültürü ve proteaz aktivitesinin en az örnek işleme ile kolay ölçüm sağlar.