Un metodo di modellazione idrogel facile e scalabile per la coltura cellulare 3D microfluidica e l’array di coltura Sferoide-in-Gel

L’incorporazione della matrice extracellulare (ECM) e dell’idrogel in piattaforme di coltura cellulare 3D microfluidica è importante per creare un microambiente fisiologico per la morfogenesi cellulare e per stabilire modelli di co-coltura 3D mediante compartimentazione dell’idrogel.
Qui, descriviamo un metodo di patterning ECM semplice e scalabile per colture cellulari microfluidiche ottenendo il confinamento di idrogel a causa dell’espansione geometrica delle altezze dei canali (caratteristiche dell’altezza a gradini) e degli effetti della valvola di scoppio capillare (CBV). Per prima cosa dimostriamo un modello di idrogel “senza pilastri” sequenziale per formare corsie di idrogel adiacenti in dispositivi microfluidici chiusi, che possono essere ulteriormente multiplexati con caratteristiche di altezza da uno a due gradini.
Successivamente, abbiamo sviluppato un nuovo dispositivo di coltura “sferoide-in-gel” che integra (1) una coltura sferoide a goccia sospesa su chip e (2) un singolo passaggio di confinamento idrogel “press-on” per un rapido patterning ECM in un open- formato di microarray di canale.
La formazione iniziale di sferoidi del cancro al seno (MCF-7) è stata ottenuta appendendo una coltura a goccia su un substrato di polidimetilsilossano (PDMS) modellato. I singoli sferoidi sono stati quindi incapsulati direttamente su chip in singole isole di idrogel nelle stesse posizioni, eliminando così qualsiasi passaggio manuale di manipolazione e trasferimento degli sferoidi.
Come prova del concetto per eseguire una co-coltura di sferoidi, è stato formato uno strato di cellule endoteliali (HUVEC) attorno alla regione ECM contenente sferoidi per gli studi sui test antidroga. Nel complesso, questo metodo di modellazione idrogel basato sull’altezza a gradini sviluppato è semplice da utilizzare in microcanali chiusi o superfici aperte e può essere facilmente adattato per colture in-gel di sferoidi o microtessuti cellulari 3D più grandi.

Induzione della replicazione cellulare ß mediante inibizione della menina mediata da piccole molecole e attivazione combinata di PKC e inibizione TGF ß ß rivelata da uno screening raffinato della coltura primaria

 

Obiettivo: Le cellule pancreatiche sono riconosciute come attori centrali nella patogenesi del diabete di tipo 1 e 2. Sono necessari metodi di coltura primaria efficienti e robusti per interrogare la biologia cellulare e vagliare potenziali terapie antidiabetiche. Lo scopo di questo studio era perfezionare la coltura monostrato di cellule beta e studiare i potenziali induttori della proliferazione delle cellule beta.
Materiali e metodi: In questo studio sperimentale, abbiamo confrontato diversi metodi di coltura per ottimizzare le condizioni necessarie per una coltura monostrato di cellule di isole pancreatiche di ratto al fine di facilitare i test basati sull’analisi delle immagini.
Abbiamo anche usato il metodo di coltura raffinato per vagliare un gruppo di piccole molecole candidate razionalmente selezionate e le loro combinazioni per determinare i loro potenziali effetti proliferativi sulle cellule β.
Risultati: terreno F10 di Ham integrato con siero bovino fetale al 2% (FBS) in assenza di qualsiasi rivestimento superficiale fornito da una coltura cellulare monostrato superiore β, mentre altre condizioni hanno indotto fibroblasti – come la crescita delle cellule o l’aggregazione delle cellule multistrato più di due settimane.
La valutazione delle piccole molecole candidate ha mostrato che un inibitore della menina MI-2 e una combinazione di inibitore del fattore di crescita trasformante-β (TGF-β) SB481542 e dell’attivatore della proteina chinasi C (PKC) indolattame V (IndV) hanno indotto significativamente la replicazione delle cellule β pancreatiche.
Conclusione: Nel complesso, la nostra condizione di coltura ottimizzata ha fornito un approccio conveniente per studiare le cellule delle isole pancreatiche coltivate e ci ha permesso di rilevare l’effetto proliferativo dell’inibizione della menina e dell’inibizione combinata del TGF-β . e attivazione della PKC, che possono essere considerati come potenziali strategie per indurre la proliferazione delle cellule β e rigenerazione.

Selezione delle condizioni di coltura e della morfologia cellulare per l’estrazione biocompatibile del β-carotene da Dunaliella salina 

L’estrazione biocompatibile emerge di recente come mezzo per ridurre i costi del trattamento biotecnologico delle microalghe. In questo contesto, questo studio mirava a determinare come le condizioni di coltura specifiche e la morfologia cellulare associata influenzino la biocompatibilità e la resa di estrazione del ca-carotene dalla microalga verde  -decano. I risultati evidenziano la relazione tra la resa della distruzione cellulare e il volume cellulare, la circolarità e l’abbondanza relativa di cellule naturalmente permeabilizzate.
Il tasso di interruzione è aumentato sia con il volume cellulare che con la circolarità. Ciò era particolarmente evidente per volume e circolarità superiori a 1500 e 0,7, rispettivamente. L’estrazione del β-carotene è risultata la più biocompatibile con cellule piccole (600 µm <sup> 3 </sup>) e circolari (0,7) sollecitate nel fotobioreattore (30% di recupero di carotenoidi con 15% di distruzione cellulare).
Le cellule naturalmente permeabilizzate sono state distrutte per prime; le cellule rimanenti sembrano seguire un graduale processo di permeabilizzazione: reversibilità (fino a 20 s) poi irreversibilità e distruzione cellulare. Questo apre nuovi schemi di produzione di carotenoidi basati sulla crescita di robuste cellule arricchite di ca-carotene per garantire l’estrazione biocompatibile.

 

Reciprocità cellula-matrice in modelli di coltura 3D con elasticità non lineare

 

I modelli di matrice tridimensionale (3D) che utilizzano idrogel sono strumenti potenti per comprendere e prevedere il comportamento delle cellule. Le interazioni tra la cellula e la sua matrice, tuttavia, sono molto complesse: la matrice ha un profondo effetto sulle funzioni cellulari di base ma, contemporaneamente, le cellule sono in grado di manipolare attivamente le proprietà della matrice. Questo (meccano) reciprocità tra cellule e la matrice extracellulare (ECM) è centrale nel regolare le funzioni del tessuto ed è di fondamentale importanza considerare sostanzialmente le proprietà biomeccaniche del in vivo ECM quando si progetta in vitro. modelli a matrice.
Questo manoscritto discute due reti di biopolimeri comunemente usate, ad es. gel di collagene e fibrina e una rete di polimeri sintetici, gel di poliisocianuro (PIC), che possiedono tutti la caratteristica meccanica non lineare nel regime di stress biologico.
Iniziamo dalla struttura dei materiali, quindi affrontiamo gli usi, i vantaggi e i limiti di ciascun materiale, per fornire una linea guida per ingegneri tissutali e biofisici nell’utilizzo dei materiali attuali e anche nella progettazione di nuovi materiali per scopi di coltura cellulare 3D.

Analisi della coltura cellulare delle zecche delle dinamiche di crescita e del tropismo cellulare di Rickettsia buchneri , un endosimbionte della zecca dalle zampe nere, Ixodes scapularis

 

La zecca dalle zampe nere, Ixodes scapularis , una specie di notevole importanza per la salute umana e animale, ospita un endosimbionte Rickettsia buchneri sensu stricto. Il simbionte è in gran parte limitato alle ovaie, ma tutte le fasi della vita possono ospitare varie quantità o mancare R. buchneri interamente. L’endosimbionte è coltivabile in linee cellulari isolate da embrioni di zecche Ixodes . La Rickettsia buchneri cresce più facilmente e viene mantenuta nella linea cellulare IRE11 della zecca europea Ixodes ricinus .
La linea è stata caratterizzata mediante microscopia ottica ed elettronica e utilizzata per analizzare le dinamiche di crescita di R. buchner . qPCR ha indicato che il tempo di raddoppio della copia del genoma in IRE11 era>> 7 giorni. Le misurazioni della fluorescenza utilizzando un lettore di piastre hanno indicato che la quantità di proteina fluorescente verde raddoppiava ogni 11 giorni.
Due sonde di rRNA 23S sono state testate tramite RNA FISH su rickettsie coltivate in vitro e adattate per valutare il tropismo tissutale di R. buchneri in femmina raccolta in campo I. scapolare . Abbiamo osservato forti segnali positivi di R. buchneri nelle ovaie e circondando il nucleo degli ovociti in via di sviluppo. Il tropismo tissutale in I. scapularis e le dinamiche di crescita in vitro rafforzano la comprensione contemporanea di R. buchneri come endosimbionte non patogeno a trasmissione transovariale.

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