Hidrogéis
As células em seu ambiente fisiológico tipicamente interagem com fatores extracelulares em três dimensões (3D). A matriz extracelular (MEC) é uma formulação complexa de polímeros biológicos compostos de peptídeos, polissacarídeos, proteínas, enzimas e moléculas sinalizadoras que residem fora das células. As interações entre células e sua MEC circundante oferecem sinais que podem influenciar a polarização celular, o formato, a motilidade, a diferenciação e muitos outros fenótipos. A cultura celular tradicional é feita em um substrato bidimensional (2D), normalmente de poliestireno ou vidro, e as células cultivadas desta maneira, em geral, não reproduzem completamente muitos fenótipos observados pelos mesmos tipos celulares in vivo. Uma abordagem para fazer com que células cultivadas in vitro se assemelhem mais ao seu tipo de tecido fisiológico correspondente é de embeber e cultivar células dentro de um hidrogel tridimensional que imita a MEC fisiológica. Essa estratégia é uma subcategoria da abordagem mais ampla de cultivo de células em três dimensões, normalmente referida como cultura celular tridimensional.
Figura 1.Hidrogéis permitem culturas celulares tridimensionais mais relevantes do ponto de vista biológico.
Aplicações de hidrogéis tridimensionais
Células cultivadas em hidrogéis tridimensionais comprovaram ser valiosas para inúmeras aplicações. Linhagens celulares tradicionalmente imortalizadas podem ser cultivadas embebidas em hidrogéis para formar complexos multicelulares chamados esferoides. Esferoides comprovadamente fornecem informações valiosas que não são evidenciadas pelas mesmas células quando cultivadas em condições bidimensionais. Células-tronco cultivadas em hidrogéis tridimensionais podem se diferenciar em vários tipos de células que se assemelham muito a tecidos nativos. Elas podem ser programadas para formar organoides tridimensionais, estruturas de órgãos em miniatura diferenciadas, que podem ser utilizados como modelos in vitro escalonáveis, reprodutíveis e preditivos de fisiologia complexa. Outras aplicações do cultivo de células em hidrogéis focaram na investigação das propriedades físicas do hidrogel em relação a comportamentos mecanossensíveis das células, incluindo a formação de características morfológicas e motilidade celular.
Hidrogéis tridimensionais derivados naturalmente
O método mais convencional para imitar a matriz fisiológica extracelular in vitro é usar um extrato de MEC nativa de uma fonte biológica. Tradicionalmente, o extrato de MEC da membrana basal de sarcoma de roedores Engelbreth-Holm-Swarm (EHS) foi usado em aplicações de cultura de células tridimensional. O extrato de MEC EHS é convenientemente líquido a 4 °C e gelifica em temperatura ambiente, permitindo o fácil embebimento de células. Este produto é vendido como hidrogel de gel de MEC. Para algumas aplicações, um extrato de MEC de células humanas é importante. O extrato de matriz extracelular MaxGel™ ECM é um extrato in vitro derivado de membrana basal (MB).
Hidrogéis tridimensionais sintéticos
A reconstituição de um hidrogel sintético pode ser a escolha ideal para algumas aplicações. Uma formulação de hidrogel quimicamente definida aumenta a reprodutibilidade, e a presença e a concentração dos componentes do meio, como fatores de crescimento, é conhecida. Além disso, os parâmetros físicos-chave de um hidrogel podem ser importante para aplicações específicas. Tais parâmetros incluem:
- módulo elástico
- tamanho de poro
- expansão do hidrogel
- reticulação
- condições de dissociação
Oferecemos vários reagentes, kits e protocolos para serem usados no desenvolvimento de hidrogéis sintéticos, incluindo estruturas poliméricas de hidrogel HyStem®, os kits para hidrogel TrueGel3D™ e a tecnologia Cell-In-a-Box®.
Figura 2.Matriz extracelular sintética (MEC)
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