Разработка органического трансмембранного устройства для размещения и мониторинга 3D-культур клеток
Исследователи создали биоэлектронную платформу для многолуночных планшетов под названием e-transmembrane, которая поддерживает и отслеживает сложные 3D-архитектуры клеток. Устройство описано в Science Advances командой из Университета науки и технологий в Абу-Даби (ОАЭ) и Кембриджского университета.
Новая платформа e-transmembrane для скрининга и открытия лекарств
Традиционные 2D-анализы на монослоях клеток не отражают сложную 3D-микроокружение, наблюдаемое in vivo. Чтобы лучше имитировать физиологические архитектуры, исследователи сосредоточились на улучшении in vitro систем, таких как 3D-культуры клеток и органы-на-чипе. Новая платформа e-transmembrane сочетает в себе возможность размещения физиологически релевантных 3D-кокультур и их мониторинга в реальном времени.
Разработка платформы e-transmembrane в лаборатории
Ученые разработали e-transmembrane, сконструировав три ключевых модуля:
- Проводящую полимерную скаффолд-мембрану на основе PEDOT:PSS (poly(3,4-ethylenedioxythiophene polystyrene sulfonate)).
- Электрические соединения для снятия электрохимических показаний.
- Пластиковые вставные компоненты.
Система функционирует как двумерное электрохимическое устройство для проведения измерений электрохимической импедансной спектроскопии (EIS). Также исследовали использование скаффолд-мембран в органическом электрохимическом транзисторе для будущей оптимизации. Механические свойства 3D-конструктов и регулировка размера пор и морфологии влияют на взаимодействие клеток с субстратом.
От 3D-культуры клеток до 3D-модели кишечника человека на e-transmembrane
Типичная модель e-transmembrane содержала:
- Человеческие фибробласты, выращенные в объеме скаффолда.
- Конфлюэнтный монослой человеческих эпителиальных и эндотелиальных клеток, высеянных сверху.
Используя эти подходы, исследователи создали 3D-модель кишечника человека на устройстве e-transmembrane. Фибробласты и их белки влияли на прикрепление, поляризацию и функциональные свойства эпителия в трехклеточной модели. Ученые в реальном времени отслеживали целостность ткани и барьера, чтобы обнаруживать нарушения кишечного барьера.
Перспективы
Пористая платформа e-transmembrane облегчает создание 3D-культур клеток и позволяет контролировать рост клеток в мультикультурных системах. Устройство функционирует и как электрод, и как транзистор. Эта 3D-платформа способна инкубировать мультикультуры клеток для высокопроизводительных измерений в качестве инструмента для скрининга лекарств и терапевтических исследований. Ученые планируют применять эту концепцию для моделирования интерфейсов тканей, таких как легкое и гемато-энцефалический барьер, для открытия лекарств и моделирования заболеваний.