3D-культура клеток в гидрогеле наноцеллюлозы на основе древесины

Гидрогель на основе древесины из нанофибриллированной целлюлозы (NFC) используется в качестве матрицы для 3D-культуры клеток , создавая трехмерную среду, которая больше напоминает условия, наблюдаемые в живой ткани.Будучи материалом растительного происхождения, он не содержит компонентов человеческого или животного происхождения. Вместо этого наноцеллюлозу получают из древесной массы, которая была обработана для создания чрезвычайно мелких наноразмерных волокон. Эти волокна можно использовать для создания гидрогеля — материала, состоящего из сети сшитых полимерных цепей и способного удерживать большое количество воды. ^[1]

Обзор

Поскольку природный внеклеточный матрикс (ECM) важен для выживания, пролиферации, дифференцировки и миграции клеток, гидрогели, имитирующие естественную структуру ECM, рассматриваются как потенциальные подходы к культивированию клеток, подобному in vivo. ^[2]^[3] GrowDex — это NFC-гидрогель для 3D-культуры клеток, выпускаемый компанией UPM, Финляндия. ^[4]

Свойства материала

Структура и размеры сети волокон NFC в гидрогеле напоминают человеческий ЕСМ. ^[5] Жесткость можно настроить для оптимизации условий для каждого типа клеток. Свойство материала разжижаться при сдвиге делает гель готовым к использованию без стадии сшивания или гелеобразования. Гидрогель наноцеллюлозы можно полностью разложить под действием фермента целлюлазы, сохраняя при этом трехмерную клеточную структуру. ^[4]^[6]

Приложения

Гидрогель NFC в 3D-культуре клеток предлагает платформу для различных биомедицинских приложений. ^[7] Различные клеточные линии и типы клеток культивировались в NFC, включая, например, дифференцировку клеток печени человека в функциональные органотипические культуры, ^[8] и пролиферация плюрипотентных стволовых клеток человека. ^[4] Органотипические культуры клеток печени можно использовать при разработке лекарств для тестирования токсичности для печени и метаболизма новых кандидатов на лекарства. Возможность использования гидрогеля с роботизированными дозаторами позволяет использовать его в форматах высокопроизводительного скрининга (HTS). ^[9]

Кроме того, 3D-культура клеток с использованием гидрогеля наноцеллюлозы на основе древесины может быть использована для тканевой инженерии. ^[10]

Ссылки

^ Ахмед, Энас М. (01 марта 2015 г.). «Гидрогель: приготовление, характеристика и применение: обзор» . Журнал перспективных исследований . 6 (2): 105–121. дои : 10.1016/j.jare.2013.07.006 . ISSN 2090-1232 . ПМЦ 4348459 . ПМИД 25750745 .
^ Тиббит, Марк В.; Ансет, Кристи С. (2009). «Гидрогели как имитаторы внеклеточного матрикса для 3D-культуры клеток» . Биотехнология и биоинженерия . 103 (4): 655–63. дои : 10.1002/бит.22361 . ПМЦ 2997742 . ПМИД 19472329 .
^ Гекил, Хикмет; Сюй, Фэн; Чжан, Сяохуэй; Мун, Санджун; Демирчи, Уткан (2010). «Инженерные гидрогели как имитаторы внеклеточного матрикса» . Наномедицина . 5 (3): 469–84. дои : 10.2217/nnm.10.12 . ПМК 2892416 . ПМИД 20394538 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Лу, Ян-Ру; Каннинен, Лийза; Куисма, Титти; Никландер, Йоханна; Полдень, Люк А.; Беркс, Дебора; Уртти, Арто; Юлиперттула, Марджо (2014). «Использование гидрогеля нанофибриллярной целлюлозы в качестве гибкой трехмерной модели для культивирования плюрипотентных стволовых клеток человека» . Стволовые клетки и развитие . 23 (4): 380–92. дои : 10.1089/scd.2013.0314 . ПМЦ 3920753 . ПМИД 24188453 .
^ Бхаттачарья, Мадхушри; Малинен, Мелина М.; Лорен, Патрик; Лу, Ян-Ру; Куисма, Саара В.; Каннинен, Лийза; Лилль, Мартина; Корлу, Энн; ГуГен-Гийузо, Кристиана; Иккала, Олли; Лаукканен, Антти; Уртти, Арто; Юлиперттула, Марджо (2012). «Гидрогель нанофибриллярной целлюлозы способствует созданию трехмерной культуры клеток печени» . Журнал контролируемого выпуска . 164 (3): 291–8. дои : 10.1016/j.jconrel.2012.06.039 . ПМИД 22776290 .
^ Ахола, С.; Турон, X.; Остерберг, М.; Лейн, Дж.; Рохас, О.Дж. (2008). «Ферментативный гидролиз нанофибрилл нативной целлюлозы и других модельных пленок целлюлозы: влияние структуры поверхности». Ленгмюр . 24 (20): 11592–9. дои : 10.1021/la801550j . ПМИД 18778090 .
^ Линь, Нин; Дюфрен, Ален (2014). «Наноцеллюлоза в биомедицине: современное состояние и перспективы» . Европейский журнал полимеров . 59 : 302–25. doi : 10.1016/j.eurpolymj.2014.07.025 . ИНИСТ 28828554 .
^ Малинен, Мелина М.; Каннинен, Лийза К.; Корлу, Энн; Исониеми, Хелена М.; Лу, Ян-Ру; Юлиперттула, Марджо Л.; Уртти, Арто О. (2014). «Дифференциация линии клеток-предшественников печени в функциональные органотипические культуры в трехмерных нанофибриллярных целлюлозных и гиалуронан-желатиновых гидрогелях» . Биоматериалы . 35 (19): 5110–21. doi : 10.1016/j.bimaterials.2014.03.020 . ПМИД 24698520 .
^ Роботизированное дозирование гидрогеля NFC.
^ Атукоралалаге, Сандья С.; Балу, Раджкамал; Дутта, Наба К.; Рой Чоудхури, Намита (май 2019 г.). «3D-биопечатные гидрогели на основе наноцеллюлозы для применения в тканевой инженерии: краткий обзор» . Полимеры . 11 (5): 898. doi : 10.3390/polym11050898 . ISSN 2073-4360 . ПМК 6572377 .

[1] Ахмед, Энас М. (01 марта 2015 г.). «Гидрогель: приготовление, характеристика и применение: обзор» . Журнал перспективных исследований . 6 (2): 105–121. дои : 10.1016/j.jare.2013.07.006 . ISSN 2090-1232 . ПМЦ 4348459 . ПМИД 25750745 .

[2] Тиббит, Марк В.; Ансет, Кристи С. (2009). «Гидрогели как имитаторы внеклеточного матрикса для 3D-культуры клеток» . Биотехнология и биоинженерия . 103 (4): 655–63. дои : 10.1002/бит.22361 . ПМЦ 2997742 . ПМИД 19472329 .

[3] Гекил, Хикмет; Сюй, Фэн; Чжан, Сяохуэй; Мун, Санджун; Демирчи, Уткан (2010). «Инженерные гидрогели как имитаторы внеклеточного матрикса» . Наномедицина . 5 (3): 469–84. дои : 10.2217/nnm.10.12 . ПМК 2892416 . ПМИД 20394538 .

[pmid24188453-4] Jump up to: ^а ^б ^с Лу, Ян-Ру; Каннинен, Лийза; Куисма, Титти; Никландер, Йоханна; Полдень, Люк А.; Беркс, Дебора; Уртти, Арто; Юлиперттула, Марджо (2014). «Использование гидрогеля нанофибриллярной целлюлозы в качестве гибкой трехмерной модели для культивирования плюрипотентных стволовых клеток человека» . Стволовые клетки и развитие . 23 (4): 380–92. дои : 10.1089/scd.2013.0314 . ПМЦ 3920753 . ПМИД 24188453 .

[5] Бхаттачарья, Мадхушри; Малинен, Мелина М.; Лорен, Патрик; Лу, Ян-Ру; Куисма, Саара В.; Каннинен, Лийза; Лилль, Мартина; Корлу, Энн; ГуГен-Гийузо, Кристиана; Иккала, Олли; Лаукканен, Антти; Уртти, Арто; Юлиперттула, Марджо (2012). «Гидрогель нанофибриллярной целлюлозы способствует созданию трехмерной культуры клеток печени» . Журнал контролируемого выпуска . 164 (3): 291–8. дои : 10.1016/j.jconrel.2012.06.039 . ПМИД 22776290 .

[6] Ахола, С.; Турон, X.; Остерберг, М.; Лейн, Дж.; Рохас, О.Дж. (2008). «Ферментативный гидролиз нанофибрилл нативной целлюлозы и других модельных пленок целлюлозы: влияние структуры поверхности». Ленгмюр . 24 (20): 11592–9. дои : 10.1021/la801550j . ПМИД 18778090 .

[7] Линь, Нин; Дюфрен, Ален (2014). «Наноцеллюлоза в биомедицине: современное состояние и перспективы» . Европейский журнал полимеров . 59 : 302–25. doi : 10.1016/j.eurpolymj.2014.07.025 . ИНИСТ 28828554 .

[8] Малинен, Мелина М.; Каннинен, Лийза К.; Корлу, Энн; Исониеми, Хелена М.; Лу, Ян-Ру; Юлиперттула, Марджо Л.; Уртти, Арто О. (2014). «Дифференциация линии клеток-предшественников печени в функциональные органотипические культуры в трехмерных нанофибриллярных целлюлозных и гиалуронан-желатиновых гидрогелях» . Биоматериалы . 35 (19): 5110–21. doi : 10.1016/j.bimaterials.2014.03.020 . ПМИД 24698520 .

[9] Роботизированное дозирование гидрогеля NFC.

[10] Атукоралалаге, Сандья С.; Балу, Раджкамал; Дутта, Наба К.; Рой Чоудхури, Намита (май 2019 г.). «3D-биопечатные гидрогели на основе наноцеллюлозы для применения в тканевой инженерии: краткий обзор» . Полимеры . 11 (5): 898. doi : 10.3390/polym11050898 . ISSN 2073-4360 . ПМК 6572377 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]