جستجو
ورود
  02 شهریور 1398

  هیدروژل ژلاتین-ژلان¬گام از نظر مکانیکی زیست تقلید برای کشت سه بعدی کاردیومیوسیت های انسانی ضربان دار

تاریخ انتشار: دوشنبه 20 خرداد 1398 | امتیاز: Article Rating

برای پیشبرد گذار کشت های سلولی از دو بعدی به سه بعدی، به منظور تقلید زیستی ماتریکس خارج سلولی(ECM) به هیدروژل ها نیاز است. یک ماده بالقوه برای این هدف ژلان­گام(GG) است که یک هیدروژل زیست سازگار و از نظر مکانیکی قابل دست ورزی است. با این حال، ژلان­گام به تنهایی جایگاه هایی چسبندگی را برای سلول ها در شرایط سه بعدی فراهم نمی کند. یک گزینه برای عملکردی کردن زیستی آن، وارد کردن ژلاتین به عنوان یکی از مشتقات فراوان کلاژن ماتریکس خارج سلولی است. متاسفانه، ژلاتین فاقد بخش های کراس لینک شده است که همین امر تولید هیدروژل های بادوام در شرایط فیزیولوژیک را مشکل می سازد. در این جا ما نشان می دهیم که عملکردی کردن ژلان­گام با ژلاتین در غلظت های مناسب زیستی با استفاه از واکنش های هیدرازونی مبتنی بر سمی ارتوگونال، زیست سازگار با سلول و از نظر شیمیایی ممکن، مقدور است. این هیدروژل ها رفتار مکانیکی، بویژه الاستیسیته را نشان می دهند که بافت قلبی را شبیه سازی می کند. استفاده از توموگرافی پروجکشن نوری برای مشاهده سه بعدی سلول، سازگاری سلولی و طویل شدن فیبروبلاست های انسانی(WI-38) را نشان می دهد. علاوه بر این، کاردیومیوسیت های مشتق از سلول های بنیادی پرتوان القایی به هیدروژل ها می چسبند و طی 24 ساعت کشت، ضربان های خودبخودی شان ریکاوری می شود. ضربان سلولی با استفاده از نرم افزارهای آنالیز ویدئوی فاز کنتراست مطالعه شد و قابل مقایسه با ضربان کاردیومیوسیت های کنترل در شرایط کشت معمولی بود. این هیدروژل ها یک پلت فرم امیدوار کننده را برای گذار مهندسی بافت قلبی و مدل سازی بیماری از دو بعدی به سه بعدی ارائه می دهد.

ACS Appl Mater Interfaces. 2019 May 23. doi: 10.1021/acsami.8b22343. [Epub ahead of print]

Mechanically Biomimetic Gelatin-Gellan Gum Hydrogels for 3D Culture of Beating Human Cardiomyocytes.

Koivisto JT, Gering C, Karvinen J, Maria Cherian R, Belay B, Hyttinen J, Aalto-Setälä K, Kellomäki M, Parraga J.

Abstract

To promote the transition of cell cultures from 2D to 3D, hydrogels are needed to biomimic the extracellular matrix (ECM). One potential material for this purpose is gellan gum (GG), a biocompatible and mechanically tunable hydrogel. However, GG alone does not provide attachment sites for cells to thrive in 3D. One option for biofunctionalization is the introduction of gelatin, a derivative of the abundant ECM protein collagen. Unfortunately, gelatin lacks crosslinking moieties, making the production of self-standing hydrogels difficult in physiological conditions. Here, we explore the functionalization of GG with gelatin at biologically relevant concentrations using semi-orthogonal, cytocompatible, and facile chemistry based on hydrazone reaction. These hydrogels exhibit mechanical behavior, especially elasticity, which resembles cardiac tissue. The use of optical projection tomography for 3D cell microscopy demonstrates the good cytocompatibility and elongation of human fibroblasts (WI-38). In addition, human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes attach to the hydrogels and recover their spontaneous beating at 24 h culture. Beating is studied using in-house built phase contrast video analysis software, and it is comparable with the beating of control cardiomyocytes in regular culture conditions. These hydrogels provide a promising platform to transition cardiac tissue engineering and disease modeling from 2D to 3D.

PMID: 31120238
ثبت امتیاز
تبلیغات
تبلیغات
آرشیو سالانه
آرشیو سالانه
نظرات خوانندگان
نظرات خوانندگان