Wprowadzenie
Co to jest hydrożel?
Cechy i zalety hydrożeli
Poradnik wyboru hydrożeli
Wprowadzenie
Komórki w ich naturalnym środowisku są otoczone złożoną siecią cząsteczek zewnątrzkomórkowych zwanych Matrycą zewnątrzkomórkową (ECM). Sieć ta zapewnia strukturę i funkcję, w postaci interakcji biochemicznych, otaczającym komórkom. Ze względu na ograniczenia wynikające z klasycznej techniki hodowli komórek 2D, w której brakuje tego środowiska (lub jest ono znacznie ograniczone), opracowano różne podejścia, aby naśladować to środowisko pozakomórkowe. Wśród tych różnorodnych podejść (opartych na rusztowaniach, takich jak hydrożele lub sztywne rusztowania, bez rusztowań, takich jak płytki o niskim poziomie przyczepności lub wiszące krople do tworzenia sferoidów) najczęściej stosowanym podejściem są hydrożele.
Co to jest hydrożel?
Hydrożele można zdefiniować jako spęcznione wodą sieci polimerów. Większość z nich jest cieczami w temperaturze 4 stopni lub w temperaturze pokojowej, ale tworzą żel podczas inkubacji w temperaturze 37 °C. Ze względu na ich właściwości, komórki mogą być osadzone wewnątrz hydrożeli poprzez zmieszanie roztworu komórek z hydrożelem przed utworzeniem żelu: mieszanina jest następnie dozowana do naczynia do hodowli komórkowej, a podczas procesu żelowania komórki zostaną zamknięte wewnątrz żelu. W porównaniu do klasycznej, dwuwymiarowej hodowli komórek, komórki hodowane w 3D, osadzone w żelach, odzyskują inne właściwości, które mają po umieszczeniu w ich naturalnym środowisku.
Rysunek 1.Porównanie hodowli komórek 2D i 3D. Ten obraz pokazuje główne różnice między zachowaniem i ograniczeniami komórek hodowanych w środowisku 2D, umieszczonych na szkiełku, nawet pokrytych hydrożelem lub jakimkolwiek innym białkiem ECM, takim jak kolagen, w porównaniu z komórkami hodowanymi w środowisku 3D, osadzonymi w hydrożelu lub jakimkolwiek innym białku ECM.
Cechy hydrożeli
- Pozwalają na umieszczenie komórek w bardziej fizjologicznym kształcie (3 wymiary) w porównaniu do klasycznej, płaskiej 2-wymiarowej hodowli komórkowej
- Niektóre hydrożele można dostosować, aby lepiej naśladowały naturalne środowisko
- Sztywność/sztywność środowiska można dostosować do naturalnej sztywności tkanki pochodzenia komórki
- Nie ma potrzeby stosowania skomplikowanych protokołów, materiałów lub urządzeń do hodowli komórek w hydrożelach
Przewodnik wyboru hydrożeli
Pierwsza generacja hydrożeli stosowanych do Hodowla komórek 3D polegała na wykorzystaniu składników ECM; szybko pojawiły się bardziej wyrafinowane systemy, generowane przez ekstrakcję polimerów ECM z błon podstawnych komórek mięsaka mysiego Engelbreth-Holm-Swarm (EHS) (hydrożele oparte na ECM). Od tego czasu opracowano nowe generacje materiałów syntetycznych, hybrydowych lub opartych na peptydach, aby spełnić określone wymagania i umożliwić wybór najlepszej opcji dla każdej komórki i aplikacji. Jednak wszystkie te hydrożele wykazują zalety i wady (Tabela 1).
*Niektóre hydrożele są biologicznie aktywne i mogą wchodzić w interakcje z komórkami. Może to czasami zakłócać wyniki eksperymentów
Żel ECM (E1270, E6909): W oparciu o oryginalne protokoły ekstrakcji ECM z błon podstawnych komórek mięsaka mysiego EHS, te hydrożele zapewniają bardzo bogate środowisko, wysoce kompatybilne z rozwojem komórek, ale zawierają mysie czynniki wzrostu (E6909 jest wersją o obniżonej zawartości czynnika wzrostu E1270). Głównymi składnikami są laminina, kolagen typu IV oraz proteoglikan siarczanu heparanu i entaktyna. Hydrożele te tworzą żele poprzez aktywację termiczną między 20 a 40 ° C, a proces żelowania jest odwracalny. (Stężenie białka: 8-12 mg / ml). Żele ECM zostały z powodzeniem wykorzystane do kilku zastosowań, w tym do analizy kurczliwości i potencjału inwazyjnego linii komórek raka sutka2 lub do tworzenia sieci kapilarnej in vitro3.
MaxGel™ Human ECM: MaxGel™ human ECM jest opartą na ludziach alternatywą dla ekstraktu z błony podstawnej komórek mięsaka mysiego EHS. Jest on wytwarzany przez hodowlę in vitro ludzkich fibroblastów i ludzkich komórek nabłonkowych, a następnie ekstrakcję składników błony podstawnej.4, inwazji komórek nowotworowych lub testów migracji
Swoiste tkankowo hydrożele dECM: Aby wyizolować natywną macierz zewnątrzkomórkową tkanki z zamieszkujących ją komórek, stosuje się proces dekellularyzacji, w wyniku którego rusztowania z dekellularyzowanej macierzy zewnątrzkomórkowej (dECM) mogą być wykorzystywane w hodowli komórkowej i inżynierii tkankowej. W porównaniu z innymi ekstraktami błony podstawnej pochodzącymi z guza, te hydrożelowe rusztowania dECM mogą zapewnić bardziej fizjologiczne środowisko o zwiększonym tempie wzrostu komórek bez użycia egzogennych czynników wzrostu.
Hydrożele PhotoGel: Zestawy fotosieciowanych hydrożeli zawierają wysokiej jakości zmodyfikowane naturalne hydrożele, w tym metakrylowany kolagen typu I (PhotoCol®), żelatynę (PhotoGel®) lub kwas hialuronowy (PhotoGel®).) lub kwas hialuronowy (PhotoHA®) wraz z fotoinicjatorami (Irgacure® 2959, LAP lub Ruthenium) oraz zoptymalizowanymi buforami i roztworami, aby dopasować je do różnych zastosowań hodowli komórek 3D lub biodruku.
Hystem®: Platforma Hystem® oparta jest na chemicznie syntetyzowanym kwasie hialuronowym, jednym z głównych składników ECM. W zależności od badanej komórki można wybrać w platformie najlepiej dopasowaną formułę: sam kwas hialuronowy (z substancją sieciującą) lub kolagen (GelinS) z lub bez siarczanu heparanu. Ponieważ nie jest to ekstrakt biologiczny, zapewnia lepszą kontrolę nad składem środowiska komórek: kontrolę nad inkorporacją czynnika wzrostu, inkorporacją czynnika przywiązania, inkorporacją białka ECM, sztywnością hydrożelu. Zestawy Hystem® są optymalne do hodowli komórek macierzystych, których naturalne środowisko jest bogate w kwas hialuronowy, ale są również z powodzeniem stosowane w kilku innych zastosowaniach, takich jak inżynieria tkankowa.
TrueGel3D® biomimetyczne hydrożele syntetyczne: TrueGel3D® hydrożele to biochemicznie zdefiniowane hydrożele utworzone przez zmieszanie polimerów z substancjami sieciującymi. Pozwalają one naśladować krytyczne cechy naturalnej macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM), w tym białek ECM. Odtwarzają natywne środowiska komórkowe podobne do tych w tkankach miękkich, wspierając adhezję komórek i sekwestrację białek. Platforma hydrożeli TrueGel3D® oferuje elastyczność wyboru między predefiniowanym systemem a decyzją, czy chcesz dostosować środowisko komórkowe (czas żelowania, sztywność, integracja składników bioaktywnych). Została ona zweryfikowana pod kątem kilku zastosowań, w tym tworzenia torbieli, kokultury komórek nowotworowych i zrębu lub tworzenia sferoidów.
Płytka hydrożelowa TrueGel3D® HTS: Płytka hydrożelowa TrueGel3D® HTS jest gotowym do użycia rozwiązaniem do łatwego tworzenia hodowli komórek 3D przy użyciu w pełni syntetycznych hydrożeli w prosty i kompatybilny z automatyzacją sposób. 96-dołkowe płytki polistyrenowe ze szklanym dnem zawierają wstępnie odlane syntetyczne funkcjonalizowane hydrożele na bazie PEG. Te innowacyjne hydrożele zawierają stopniowo zwiększającą się gęstość sieciowania w całej studzience. Użytkownicy mogą przystąpić bezpośrednio do wysiewania komórek bez konieczności przygotowywania hydrożelu lub etapów enkapsulacji.
Referencje
Zaloguj się lub utwórz konto, aby kontynuować.
Nie masz konta użytkownika?