Дослідники представили мікрофлюїдну платформу для культивування клітин, яка може генерувати дуже реалістичну 2D-серцеву тканину.
Щоб створити працюючу штучну серцеву тканину, волокна в ній потрібно розташувати певним чином. Вченим вдалося зробити це за допомогою нового пристрою.
Серцевий м’яз — це високоспеціалізована тканина, в якій електричні сигнали перетворюються в синхронізовані скорочення волокон, що обумовлюють серцевий ритм. Створення реалістичної серцевої тканини in vitro обмежене труднощами у відтворенні високого рівня організації та функціональних властивостей дорослих серцевих тканин, частково через незрілість клітин, що використовуються в існуючих моделях.
Щоб подолати ці перешкоди, команда вчених з Інституту біоінженерії Каталонії та Барселонського університету використовувала метод електроспіннінгу для нанесення нановолокнистих каркасів на тонкі підкладки. Цей підхід дозволив дослідникам адаптувати архітектуру волокон (орієнтацію, склад, товщину і щільність) так, щоб вони нагадували структуру позаклітинного матриксу серця і могли скорочуватися у відповідь на електричні сигнали точно так само, як справжня серцева тканина.
Метод електроспінінгу дозволяє рівномірно розподіляти по підкладці заряджені молекули субстрату, використовуючи електричне поле. Саме цей метод дозволив відтворити ключову властивість серцевої тканини — її анізотропію, тобто орієнтацію волокон в певному напрямку. В ході роботи автори спочатку наносили на підкладку спеціальні нановолокна, вирівнюючи їх в певному напрямку методом електроспінінгу.
- Вчені навчилися омолоджувати м’язи у мишей
- Названа одна з причин старіння і спосіб «повернути процес назад»
- Білок, що виділяється тромбоцитами, «омолоджує» мозок і покращує його роботу
Після цього вчені зв’язали плівкову підкладку з силіконовим мікрофлюїдним пристроєм, щоб створити камеру для культивування клітин. Пристрій містить, крім усього іншого, кілька каналів з електродами для стимуляції клітин. Ця електрична стимуляція необхідна для їх дозрівання та організації.
Потім дослідники підтвердили здатність платформи вирощувати серцеву тканину. Для цього вони використовували ко-культуру неонатальних мишачих кардіоміоцитів (клітин серцевого м’яза) і серцевих фібробластів (виробляють сполучну тканину). Дослідники висівали клітини в мікрофлюїдний пристрій і оцінювали тканину після семи днів культивування, п’ять з яких проходили під електростимуляцією.
У тканинах, в яких осаджені волокна були розподілені випадково, скорочувальна здатність виявилася однаковою у всіх напрямках. Субстрат з вирівняних волокон давав високо анізотропні серцеві тканини з клітинами, поляризованими в напрямку нановолокон. Кардіоміоцити утворювали моношари клітин, які були здатні до спонтанного скорочення.
Стаття опублікована в журналі Biofabrication.
Натхнення: www.popmech.ru