Diese Arbeit wurde mit finanzieller Unterstützung von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unter Grant Nein geschaffen. PO413/12-1 und LA 1028/7-1.

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Uwe Marx ist der Geschäftsführer und Gesellschafter und Gerd Lindner ist Gesellschafter der TissUse GmbH, ein Unternehmen Herstellung und Kommerzialisierung der MOC-Technologie. Andere Autoren erklären keinen Interessenkonflikt bezüglich der Veröffentlichung dieses Artikels.

Diese Studie dokumentiert eine Methode entwickelt, um die Permeation durch ein Gewebe-Konstrukt entwickelt auf einer Membran zu quantifizieren. Durchdringung von Stoffen mit unterschiedlichen molekularen Größen durch Agarosegel wurde zuerst testen und validieren der Methode und die entsprechende Simulation untersucht. Es ist bekannt, dass kleinere Moleküle schneller durch eine Matrix-Netz (mit Ausnahme der Effekt Gel Filtration von Durchlässigkeit Chromatographie) durchdringen. Ähnliche Beobachtungen wurden mit Größe-Ausschluss Experimente von Substanzen durch Sklera26, menschlichen epidermalen Membran27, menschliche Haut17und Ratte Haut28. Eine inverse Korrelation zwischen Durchlässigkeit Koeffizienten und der entsprechenden Stokes Radius (Radius einer harten Kugel, die mit der gleichen Diffusionsrate als die Moleküle beschrieben, in der Regel kleiner als der effektive Radius des Moleküls bewegt) nachweislich 26 , 28und ein ähnliches Verhältnis wurde in Experimenten mit Stoffen unterschiedlicher molekularer Größe festgestellt. Durch Auftragen der Durchlässigkeit Koeffizienten über 1/Stokes Radius, fand man eine lineare Korrelation über die vier Gruppen mit der kleinsten molekularen Größe (R2 = 0,93) (Abbildung 6). Dies bedeutet, dass simulierte Durchlässigkeit Koeffizienten mit der vorgeschlagenen Methode in eine realistische Reichweite sind.
Der Fehler von 46.15 % in den Experimenten ist etwas größer als für Durchlässigkeit Experimente mit dem Franz Diffusion Zelle System10gemeldet. Eine mögliche Erklärung könnte die Größenverteilung von Fluorescein-Herstellung-Dextran, die später erläutert wird.
Die beschriebene Methode hat wichtige Vorteile gegenüber Methoden mit dem Franz-Diffusion-Zellsystem. Erstens ist das Setup kompakter; die Experimente werden direkt in eine Membran-Insert-System ausgeführt, die das Ausmaß einer kommerziellen well-Platte (∼ 13 cm x 8,5 cm) hat. Dies ermöglicht mehrere Proben gleichzeitig ausgeführt werden, bedarf es eine separate Franz Diffusion Zelle für jede Probe. Zweitens kann die Durchlässigkeit der Hautmodell direkt in die Membran einfügen gemessen werden, wo der Anbau stattfindet. Mit Franz Diffusion Zellen müssen die Proben herausgenommen und montiert auf dem System, das ist für kleine Proben mehr umständlich und auch mehr Zeit in Anspruch.
Permeation Experimente mit Kollagen Zelle Matrizen zeigten, dass diese Methode erfolgreich in Zelle ausgesät Systeme angewendet werden kann. Das hier vorgestellte Modell wurde für Hautmodelle überprüft; Allerdings kann das Verfahren auf andere Arten von organischen Zellkulturen, z.B.Niere oder Leber angewendet werden.
In dieser Studie eine Kollagen-Zelle Modell wurde verwendet, in denen die HaCaT-Zellen vollständig die Modelloberfläche bedeckt (siehe Abbildung 5). Dies führte zu einer Verringerung der Durchlässigkeit Koeffizienten, zeigen, dass die Methode empfindlich genug ist, um die Durchlässigkeit Koeffizienten zwischen Kollagen Zellmodell mit und ohne eine Schicht von HaCaT zu unterscheiden. Im Idealfall ein Hautmodell sollte eine Barriere, die die Epidermis eine echte Haut29nähert, aufbauen und es ist daher wichtig, die Qualität (z.B. Gebäude der Dermis, Epidermis) des Modells Haut vor dem tatsächlichen Gebrauch zu überprüfen. Die Entwicklung eines Modells der Haut kann visualisiert mit Färbetechniken und von der Erkennung von Haut Eiweiß und Kollagen30,31,32quantifiziert. Die Durchlässigkeit Koeffizienten kann auch ein wichtiger Faktor für die Beurteilung der Entwicklung des Modells Haut sein, aber weitere Experimente sind erforderlich, um dies zu bestätigen. Wie bereits erwähnt ermöglicht diese Methode mehrere Proben parallel laufen. Es ist auch möglich, Proben nehmen, während der Anbau zur Messung der Durchlässigkeit und dabei beobachten die Entwicklung dieses Parameters Hautmodell.
Es sei darauf hingewiesen, dass Durchlässigkeit durch ein Gel/Kollagen-Zelle-Modell und eine Membran gleichzeitig gemessen wird. Die erkannten Durchlässigkeit Koeffizienten ist systemspezifisch, wobei die Ergebnisse der verschiedenen Hautmodelle nur verglichen werden kann, wenn Sie der gleichen Membran einfügen verwenden. Darüber hinaus muss das Hautmodell, die gesamte Anbaufläche abzudecken, um sicherzustellen, dass die Prüfsubstanz nur durch das Modell durchdringen wird und nicht neben ihr, würde die Fehler der Permeabilität gemessen zu induzieren. Ein weiterer Aspekt bei zukünftigen Experimenten berücksichtigt werden sollte ist die natürliche Umgebung der Haut. Normalerweise ist die Temperatur der Hautoberfläche niedriger im Vergleich zu den Innenbereich, der Permeation Bedingungen beeinflussen können.
Um Laborexperimente mit Hilfe von Computersimulationen auszurichten, wurde eine Methode die Parameteroptimierung für angewandte Simulation ermöglicht vorgestellt. Simulationen fanden sich gut mit den experimentellen Daten für Stoffe mit kleinen molekularen Größen übereinstimmen. Jedoch wurden Abweichungen zwischen Simulation und experimentelle Daten für Stoffe mit größeren molekularer Größen beobachtet. Großen Polysaccharid Moleküle können erhöhen die Reibung und den Diffusionsprozess in einem Gel verlangsamen. Dieser Effekt bewirkt, dass abnorme Diffusion, ist ein möglicher Grund für die Abweichung zwischen experimentellen und Simulation Werte33,34. Eine weitere Erklärung könnte die Anwesenheit von kleineren oder größeren Partikeln in Fluorescein-Herstellung-Dextran sein. Der Hersteller gibt das Molekulargewicht des Stoffes als die mittlere Größe mit einem bestimmten Bereich, wodurch kleinere und größere Partikel vorhanden sein. Es ist auch unklar, wie verteilte diese Substanzen sind, wie die kleineren Teilchen schneller durch das Gel und den fließenden Kanal durchdringen. Es ist möglich, die Simulation zu prüfen, diese Verbreitung und Reibungseffekte zu erweitern.
Die Durchlässigkeit Experiment und Simulation wurden entwickelt für den Einsatz in einem 2-oC. Mit Hilfe der Simulation kann diese experimentelle Methode direkt auf anspruchsvollere Versuchsaufbauten übertragen werden. Beispielsweise kann die Membran Insert Systemsimulation leicht auf die Geometrie des 2-OC oder zu anderen Systemen mit ähnlichen Einstellungen übertragen werden. Diese Option der Modulierung der Simulations kann verwendet werden, um die Gestaltung der zukünftigen Experimente zu unterstützen. Darüber hinaus können Nebenwirkungen wie Verdunstung, abnorme Diffusion und Membran-Effekte integriert werden, um die Simulation, und verbessert die Genauigkeit zu erhöhen. Das Simulationsprogramm gibt die Möglichkeit, ändern oder ergänzen die Simulation Gleichung, sowie anderen physikalischen Modulen zu integrieren, um andere Aspekte der Haut Modellentwicklung zu untersuchen. Ein Beispiel ist die Simulation von Glukose-Verbrauch und Laktat-Produktion in einem Kollagen-Zelle-Modell.
Ein besonders interessanter Aspekt bei der Prüfung von medizinischen Substanzen ist wie die Stoffe in einem Organ-on-a-Chip-System verteilt werden. Die Simulation und Durchlässigkeit Parameter, die meine Hilfe beantworten Fragen wie z.B. wie schnell eine Substanz in das System durchdringt sowie die Konzentration für andere Gewebe in einem multi-organ-Chip zur Verfügung stehen. Diese Methode kann zu unterstützen und verbessern, die Entwicklung und Erprobung solcher Orgel-on-Chip-Systeme.

Organo-typische 3D Kulturen sind leistungsfähige Werkzeuge für Medikamentenentwicklung und Substanz Test1geworden. In dieser Hinsicht sind menschliche Hautmodelle von besonderem Interesse aufgrund gesetzlicher Vorschriften, wie Sie in der Kosmetikindustrie. Sie führten später zur Entwicklung von zahlreichen 3D Hautmodelle für den Einsatz entweder auf eigenen als Einzel-Orgel-Kultur im Multi-well-Platten oder multi-organ-Chips in Kombination mit zusätzlichen Orgel Modelle, z.B., die Leber2.
In Bezug auf Anbau eines Haut-Äquivalent ist die Luft-Flüssigkeit-Schnittstelle (ALI) ein wesentliches Element für richtige epidermalen Differenzierung3. Zelle Kultur Einsätze bestehend aus einem Gefäß mit einer Flüssigkeit-durchlässige Membran an der Unterseite dienen in der Regel ein ALI zu etablieren. ALIs sind weit verbreitet in handelsüblichen Hautmodelle z. B. EpiDerm4und Phenion5Episkin6, für die Kultur der Hautmodelle mit Größen von 96-Well (4,26 mm im Durchmesser) bis zu 12-Well (12,2 mm im Durchmesser) Platten genutzt. Die hier beschriebene Methode bestimmt die Durchdringung von Stoffen in einem Membran-Insert-System.
Die Durchlässigkeit Koeffizienten ist ein wichtige Parameter zur Beurteilung der Qualität von jedem kultivierten Haut-Modell im Vergleich zu nativen Haut5und wird verwendet, um zu beurteilen, wie schnell Wirkstoffe durch die Haut wandern. Vor allem, wenn Drogen oder Kosmetik Produkte auf die Haut aufgetragen werden müssen, ist dieser Parameter wichtig zu verstehen, wenn genau die Wirkstoffe passieren. Eine Simulation kann weiter helfen, um das Verhalten des Systems und anschließend die erforderliche zeitaufwändige experimentelle Anstrengungen zu reduzieren, vor allem, wenn eine große Anzahl von Substanzen beteiligt ist.
Die Franz-Diffusion-Zelle ist State-of-the-Art für Permeation mit Haut experimentiert und Haut-5,6,7,8,9 Modelle. Dieses Gerät besteht aus zwei Kammern mit einer festen Probe (Diffusionssperre) dazwischen. Die zu testende Substanz wird direkt an die Spitze der Stichprobe (Spender Fach) angewendet und die Konzentration der permeierenden Verbindung detektiert werden, auf der gegenüberliegenden (Akzeptor) Fach. Auf der Seite Akzeptor sind konstante Temperatur und Konzentration homogene Substanz durch eine Temperatur-Kammer und ein Magnetrührer sichergestellt. Proben können auf der Akzeptor-Seite der Franz-Zelle eine Probenahme Arm entnommen. Dieses System ist mit einem Höhenbereich zwischen 19 cm und 179 cm relativ große10,11. Eine weitere Methode zur Bestimmung des Diffusionskoeffizienten in Gel-artige Substanzen und Geweben ist FRAP. Diese Technik nutzt das Prinzip der bleichen Eindringmittel gekennzeichnet Partikel in das Gel und dann bestimmen die Regenerationszeit des gebleichten Bereich zur Berechnung der Diffusion Koeffizient12,13,14.
Darüber hinaus (FTIR) Fourier-Transform-Infrarot-Spektroskopie lässt sich Partikelbewegung mit Infrarot-Licht Absorption zu erkennen um die Permeation von Stoffen in Haut15,16bestimmen. Jedoch müssen diese oder andere bildgebenden Verfahren (z.B. zwei-Photonen-Fluoreszenz Korrelation Spektroskopie17) intensive Instrumente Kosten.
In diesem Artikel wird eine Methode direkt messen vorgestellt die Durchlässigkeit einer Barriere innerhalb einer Membrananlage einfügen wo ein Hautmodell angebaut werden. Diese Methode ermöglicht Durchlässigkeit Experimente mit einer großen Anzahl von kleinen Proben (gut bis 4,26 mm Größe) in einem kompakten System ausgeführt werden. Dies steht im Gegensatz zu Franz Diffusion Zelle, wo ein separates Gerät braucht man für jede Sonde, die auf dem Gerät montiert werden und ist schwer, für kleine Proben (4,26 mm Größe) zu realisieren. Da die Methode keine Großgeräte (z.B. ein multiphoton oder confocal Mikroskop) erforderlich ist, ist darüber hinaus eine Reduzierung Zeit-und Kosteneinsparungen erzielt.
Alles, was die Experimente, in mikroporösen Membran durchgeführt wurden einfügen Systeme mit einer Probe (Barriere) bestehend aus Agarosegel oder eine Kollagen-Zellmodell gegründet auf der Membran. Fluoreszierende Stoffe (Spender) mit unterschiedlichen molekularen Größen wurden an die Spitze der Stichprobe angewendet und die Konzentration des Stoffes durchdrungen auf der Unterseite (Akzeptor) mit einem Fluoreszenz-Platte-Kartenleser erkannt wurde (siehe Abbildung 1). Um die Methode zu validieren und testen die Genauigkeit der Simulation, wurden Agarose-Gele produziert und verwendet als Barriere. Hydrogele sind in der Regel für die Untersuchung der Diffusion und Permeation Prozesse in porösen Medium in den biologischen Wissenschaften13verwendet. Die Methode wurde dann in eine Zelle ausgesät System bestehend aus einem Kollagen-Matrix primäre Fibroblasten und menschlichen Erwachsenen niedrige Kalzium hohe Temperatur Keratinozyten (HaCaT) Zellen (Zelle-Matrix-Modell), die eine vereinfachte Haut Modell18,19 ist getestet .
Darüber hinaus wurde die Permeation Prozess mittels Strömungssimulationen mit computational Fluid Dynamics – simuliert. Es wurde festgestellt, dass die Diffusionskoeffizienten mittels Parameteroptimierung, konnte aus den experimentellen Daten berechnet werden. Diese Simulation bietet in der Regel verschiedene Anwendungen; zum Beispiel ist es möglich, vorherzusagen, eine Permeation beruhend auf kurze Experimente und die Simulation kann erheblich reduzieren die Anzahl der Experimente.
Experimentelle Methode und Simulation wurden entwickelt für die Anwendung auf eine Orgel-on-a-Chip-System1,20,21, kommerziell entwickelt, speziell der 2-Orgel-Chip (2-OC)1,22, 23,24,25. Im Prinzip kann der Permeation Prozess von jedem Organ-Modell basierend auf Membran-Insert-Systeme auf diese Weise beschrieben werden.

<table><tbody><tr><td>Agarose</td><td>Carl Roth</td><td>K297.2</td><td>High Resolution Powder</td></tr><tr><td>Collagen</td><td>Serva</td><td>47256.01</td><td>Collagen R solution 0.4 %</td></tr><tr><td>DMEM</td><td>Lonza (Biozym Scientific GmbH)</td><td>880010-12</td><td>High Glucose with L-Glutamine</td></tr><tr><td>FCS</td><td>Biochrom GmbH</td><td>S0615 0114F</td><td>Fetal Calf Serum</td></tr><tr><td>Fluorescein Sodium Salt</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>46960-25G-F</td><td></td></tr><tr><td>Fluorescein Isothiocyanate-dextran</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>46944-500MG</td><td>4000 g/mol</td></tr><tr><td>Fluorescein Isothiocyanate-dextran</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>FD10S-250MG</td><td>10 000 g/mol</td></tr><tr><td>Fluorescein Isothiocyanate-dextran</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>FD20S-250MG</td><td>20 000 g/mol</td></tr><tr><td>Fluorescein Isothiocyanate-dextran</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>FD40S-250MG</td><td>40 000 g/mol</td></tr><tr><td>HBSS</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>14170120</td><td>no calcium, no magnesium , with phenol red</td></tr><tr><td>NaOH</td><td>Merck</td><td>1.06467.9010</td><td>granulated</td></tr><tr><td>PBS</td><td>Gibco</td><td>18912-014</td><td>tablets</td></tr><tr><td>Transwell Cell Culture Inserts</td><td>Corning</td><td>3391</td><td>96 well, 0.4 &amp;micro;m pore size</td></tr><tr><td>Transwell Cell Culture Inserts</td><td>Corning (VWR)</td><td>734-1563</td><td>12 well, 0.4 &amp;micro;m pore size</td></tr><tr><td>Trypsin</td><td>Biochrom GmbH</td><td>L2143</td><td>with EDTA</td></tr></tbody></table>

a method for determination and simulation of permeability and diffusion in a 3d tissue model in a membrane insert system for multi-well plates

In Vitro kultiviert Hautmodelle für pharmazeutische und kosmetische Anwendungen zunehmend relevant geworden und auch in der Medikamentenentwicklung sowie Substanz Tests eingesetzt. Diese Modelle werden meist in Membran-Insert-Systeme, deren Durchlässigkeit gegenüber verschiedenen Substanzen wird ein wesentlicher Faktor kultiviert. Angewandte Methoden zur Bestimmung dieser Parameter erfordern in der Regel in der Regel große Stichproben (z.B. Franz Diffusion Zelle) oder aufwändige Ausrüstung (z.B. Fluoreszenz Erholung nach Immunofluoreszenz (FRAP)). Diese Studie stellt eine Methode zur Bestimmung der Durchlässigkeit Koeffizienten direkt in Membran-Insert-Systeme mit Durchmessern von 4,26 und 12,2 mm (Anbaufläche). Die Methode wurde mit Agarose und Kollagen Gele sowie ein Kollagen Zellmodell Vertretung Hautmodelle validiert. Die Permeation Prozesse von Stoffen mit verschiedenen molekularen Größen und Permeation durch verschiedene Handy-Modelle (bestehend aus Kollagen Gel, Fibroblasten und HaCaT) wurden genau beschrieben.
Um die oben genannten experimentellen Methode zu unterstützen, wurde darüber hinaus eine Simulation gegründet. Die Simulation passt die experimentellen Daten gut für Stoffe mit kleinen Molekülgröße, bis zu 14 x 10-10 m Stokes Radius (4.000 MW), und ist somit ein viel versprechendes Instrument, um das System zu beschreiben. Darüber hinaus ist die Simulation experimentelle Anstrengungen erheblich reduzieren kann und robust genug ist, erweitert oder komplexere Setups angepasst werden.

Durchlässigkeit Experimente in einer 96-Well-Membran einfügen-System mit 2 % Agarosegel wie eine Barriere wurden durchgeführt, um die Genauigkeit der Simulation zu bewerten. Fluorescein Natrium-Salz (NaFl) und Fluorescein erfolgt-Dextranes (FD) wurden verwendet, um die Auswirkungen der molekularen Größe der diffundierende Substanz von 5 x 10-10 m bis 45 x 10-10 m Stokes Radius (376.27-40.000 Mol Wt) zu überprüfen. Die Simulation native Parameteroptimierung wurde verwendet, um die Simulation zu experimentellen Daten passen.
Zu diesem Zweck wurden die Pisten nur lineare Teile der simulierten Durchlässigkeit zu den experimentellen Ergebnissen verglichen. Für molekulare Untergrößen waren Simulation und experimentelle Daten in guter Übereinstimmung mit 99,2 % NaFl und 80,2 % für FD 4.000 (siehe Abbildung 4a und 4 b Abbildung). Größere Molekülgröße erzeugt höhere Abweichungen zeigen Zusammenhänge von 50,5 % für FD 10.000, 79,7 % für FD 20.000 und 53,6 % FD 40.000. Kurvenverlauf in den Simulationen zeigten eine Verzögerung zu Beginn und einen stärkeren Anstieg im weiteren Verlauf des Graphen (siehe Abbildung 4 c–4e).
Durchlässigkeit Koeffizienten und simulierten Diffusionskoeffizienten ergeben sich Tabelle 4. Die Permeation Koeffizienten verringert sich mit zunehmender Molekülgröße. Standardabweichung lag zwischen 0,08 x 10-8 m/s und 0,47 x 10-8 m/s (N = 7), die auf einen absoluten Fehler von 4.18 bis 46.15 % entsprach. Versuche mit größeren Molekülen zeigten einen größere absoluten Fehler. Die simulierten Diffusionskoeffizienten verhielt sich sehr ähnlich an experimentellen Durchlässigkeit Koeffizienten. Stoffe mit größeren Radien Stokes zeigte abnehmende Diffusionskoeffizienten und des absoluten Fehlers reichte 9,09 bis 18.46 % (N = 3).
In zusätzlichen Permeation Experimente dienten vier verschiedene Kollagen Modell Zelltypen als Barrieren in einer 12-Well-Membran System einfügen. Diese Modelle umfassen eine zellfreie und eine Zellenmodell mit verschiedenen Kombinationen der primäre Fibroblasten in der Kollagen-Gel und HaCaT auf der Oberfläche. Die folgenden Kombinationen wurden verwendet: Kollagen (Kol.) als zellfreie Modell, Kollagen + Fibroblasten (Kol. + F.), HaCaT (Kol. + H.), und Kollagen + Fibroblasten, Kollagen + HaCaT (Kol. + F. + H.). Fluorescein Natrium-Salz mit DMEM + 10 % FCS diente als Spender Substanz. Für Bild war Analyse der das Kollagen Zellenmodell, Färbung mit Hämatoxylin und Eosin (HE) verwendet. Diese Färbung erfolgte mit der Hersteller-Protokoll. In Abbildung 5ist solch ein Fleck mit einem repräsentativen Kol. + F. + H.-Modell dargestellt. Das HE Flecken leicht die Gewebestruktur des Kollagen-Matrix. Die Fibroblasten befinden sich in der Matrix und die Kernen der Fibroblasten und HaCaT-Zellen sind in dunklem Violett gefärbt. Am Anfang der Kollagen-Matrix gibt es eine Ebene mit vielen Kernen, die die Kerne von HaCaTs, Aufbau einer einschließenden Schicht auf der Oberseite des Modells sein sollte.
In Tabelle 5werden experimentelle Permeation Koeffizienten und simulierten Diffusionskoeffizienten aufgelistet. Ein Trend ist für die meisten Modelle mit HaCaT, die geringere Durchdringung/Diffusionskoeffizienten im Vergleich zu den Modellen ohne HaCaT ersichtlich. Der absolute Fehler der Permeation Koeffizienten ist 10,9-24,4 %, und für die Verbreitung Koeffizienten 5.2-12,9 %.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56412/56412fig1.jpg"> Abbildung 1: Seitenansicht des Experiments in einer Membran Durchlässigkeit insert System. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56412/56412fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56412/56412fig2.jpg"> Abbildung 2: beispielhafte Grafik eines Experiments Durchlässigkeit. Die Konzentration von den Akzeptor ist im Laufe der Zeit aufgetragen. Zwei gestrichelte Linien Klammer den nahezu linearen Teil des Diagramms. Die Steigung der linearen Teil dient zur Bestimmung der Durchlässigkeit Koeffizienten. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56412/56412fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56412/56412fig3.jpg"> Abbildung 3: Einfügen von Geometrie und Maschen der Membran in der Simulation System. (ein) Geometrie der 96-Well-Membran System einfügen. (b) Geometrie der 12-Well Membran Insert System. (c) Netz der 96-Well-Membran-Insert-System. (d) Netz der Membran 12-Well-Insert-System. (e) Querschnitt und Parameter der Membran System einfügen. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56412/56412fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56412/56412fig4.jpg"> Abbildung 4: Vergleich der experimentellen Daten aus einem Permeation Experiment bis hin zur optimierten Simulation. (ein) Fluorescein Natrium-Salz, (b) Fluorescein erfolgt-Dextran 4.000 Mol WT (c) 10.000 Mol Gew.%, (d) 20.000 Mol WT und (e) 40.000 Mol WT <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56412/56412fig4large.jpg" target="_blank">Klicken Sie bitte hier, um eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56412/56412fig5.jpg"> Abbildung 5: Vertreter HE Färbung eines Kollagen-Zelle-Modells (Fibroblasten, Kollagen + HaCaT). <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56412/56412fig5large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56412/56412fig6.jpg"> Abbildung 6: Durchlässigkeit Koeffizienten in Abhängigkeit von der 1/Stokes-Radius mit Fluorescein Natriumsalz und Fluorescein erfolgt-Dextran in einer 96-Well-Membran einfügen System. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56412/56412fig6large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Name</td>
			<td>Experession für 96 Brunnenanlage in mm</td>
			<td>Experssion für 12-Well-System in mm</td>
			<td>Beschreibung</td>
		</tr>
<tr>
<td>d_tran</td>
			<td>5,65 [mm]</td>
			<td>14.7 [mm]</td>
			<td>Durchmesser des Brunnens</td>
		</tr>
<tr>
<td>D_A</td>
			<td>4.26 [mm]</td>
			<td>12.1 [mm]</td>
			<td>Durchmesser der Membran</td>
		</tr>
<tr>
<td>d_w</td>
			<td>8,79 [mm]</td>
			<td>21.97 [mm]</td>
			<td>Durchmesser von den Akzeptor</td>
		</tr>
<tr>
<td>h_b</td>
			<td>2 [mm]</td>
			<td>2 [mm]</td>
			<td>Höhe der Barriere</td>
		</tr>
<tr>
<td>h_sp</td>
			<td>1 [mm]</td>
			<td>1 [mm]</td>
			<td>Abstand zwischen gut und unten</td>
		</tr>
<tr>
<td>h_a</td>
			<td>4.73 [mm]</td>
			<td>5.24 [mm]</td>
			<td>Hoch von den Akzeptor</td>
		</tr>
<tr>
<td>b</td>
			<td>H_b/2</td>
			<td>-</td>
			<td>Eintauchtiefe</td>
		</tr>
<tr>
<td>r</td>
			<td>((d_a)^2+4*b^2)/(8*b)</td>
			<td>-</td>
			<td>Umkreis von Immersion Ball+
</td>
		</tr>
<tr>
<td>r_z</td>
			<td>R + h_b</td>
			<td>-</td>
			<td>Z-Position des Balles Immersion+
</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabelle 1: Geometrie-Parameter für "Chemischer Spezies Transport" Simulation. + Nur zur Verwendung für die Simulation von Agarose Gel in 96 gut Membran System einfügen.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Name</td>
			<td>Ausdruck</td>
			<td>Wert</td>
			<td>Beschreibung</td>
		</tr>
<tr>
<td>C_fl</td>
			<td>0.1 [mg/ml]/376.28 [g/Mol]</td>
			<td>0.26576 Mol/m2
</td>
			<td>Konzentration von Fl.So.</td>
		</tr>
<tr>
<td>C_4</td>
			<td>2 [mg/ml] / 4000 [g/Mol]</td>
			<td>0,5 Mol/m2</td>
			<td>Konzentration von FD 4.000</td>
		</tr>
<tr>
<td>C_10</td>
			<td>2 [mg/ml] / 10000 [g/Mol]</td>
			<td>0,2 Mol/m2</td>
			<td>Konzentration von FD 10.000</td>
		</tr>
<tr>
<td>C_20</td>
			<td>2 [mg/ml] / 20000 [g/Mol]</td>
			<td>0,1 Mol/m2</td>
			<td>Konzentration von FD 20.000</td>
		</tr>
<tr>
<td>C_40</td>
			<td>2 [mg/ml] / 40000 [g/Mol]</td>
			<td>0,05 Mol/m2</td>
			<td>Konzentration von FD 40.000</td>
		</tr>
<tr>
<td>Dif_w</td>
			<td>1E-9 [m ^ 2/s]</td>
			<td>1E - 9m2/s</td>
			<td>Diffusionskoeffizienten von Anmachwasser</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabelle 2: Physikalische Parameter für die Simulation "Chemischer Spezies Transport".
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Name</td>
			<td>Ausdruck</td>
			<td>Beschreibung</td>
		</tr>
<tr>
<td>C</td>
			<td>Acceptor(c)</td>
			<td>Definition der Akzeptor-Konzentration</td>
		</tr>
<tr>
<td>D</td>
			<td>D_search * 1e-10</td>
			<td>Änderung der Faktor für D</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabelle 3: Parameter für die Simulation der "Optimierung".
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Durchdringen</td>
			<td>Durchlässigkeit Koeffizienten (m/s) x 10-8</td>
			<td>Diffusionskoeffizienten (m/s2) x 10-10</td>
			<td>Stokes Radius des Permeats (m) x 10-10</td>
		</tr>
<tr>
<td>Fl.So.</td>
			<td>4,79 ± 0,20</td>
			<td>1.94 ± 0,34</td>
			<td>5</td>
		</tr>
<tr>
<td>FD 4.000</td>
			<td>2,37 ± 0,31</td>
			<td>0.65 ± 0.12</td>
			<td>14</td>
		</tr>
<tr>
<td>FD10, 000</td>
			<td>1.67 ± 0.47</td>
			<td>0,22 ± 0,02</td>
			<td>23</td>
		</tr>
<tr>
<td>FD 20.000</td>
			<td>0.65 ± 0,30</td>
			<td>0,29 ± 0,04</td>
			<td>33</td>
		</tr>
<tr>
<td>FD 40.000</td>
			<td>0,27 ± 0,08</td>
			<td>0,14 ± 0,02</td>
			<td>45</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabelle 4: Durchlässigkeit und Diffusion Koeffizient von Stoffen mit anderen Stokes Radius durch 2 % Agarose-Gel + Membran in einer 96-Well-Membran einfügen System. (Fluorescein Natriumsalz = FL. So., Fitc-Dextran = FD).
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Modell</td>
			<td>Durchlässigkeit Koeffizienten (m/s) x 10-8</td>
			<td>Diffusionskoeffizienten (m/s2) x 10-10</td>
		</tr>
<tr>
<td>Kol.</td>
			<td>2.18 ± 0,29</td>
			<td>1.22 ± 0,06</td>
		</tr>
<tr>
<td>Kol. + F.</td>
			<td>1,77 ± 0,38</td>
			<td>0,93 ± 0.12</td>
		</tr>
<tr>
<td>Kol. + H.</td>
			<td>1,64 ± 0,40</td>
			<td>0,96 ± 0,05</td>
		</tr>
<tr>
<td>Kol. + F. + H.</td>
			<td>1.65 ± 0,18</td>
			<td>0,88 ± 0,11</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabelle 5: Durchlässigkeit und Diffusion Koeffizient von Fluorescein Natriumsalz durch eine Kollagen-Zelle-Modell in einem 12-gut Membran einfügen System (Kol = Kollagen, F. = Fibroblast, H. = HaCaT).

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A Method for Determination and Simulation of Permeability and Diffusion in a 3D Tissue Model in a Membrane Insert System for Multi-well Plates

Eine Methode zur Bestimmung der Durchlässigkeit in einer Membran einfügen System für Multi-well-Platten und in Silico Parameteroptimierung für die Berechnung des Diffusionskoeffizienten mittels Simulation werden vorgestellt.

Eine Methode zur Bestimmung und Simulation von Durchlässigkeit und Diffusion in einem 3D Gewebe-Modell in einer Membran einfügen System für Multi-well-Platten

In vitro cultivated skin models have become increasingly relevant for pharmaceutical and cosmetic applications, and are also used in drug development as ...

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

25.1K Aufrufe.  Hamburg University of Technology. Eine Methode zur Bestimmung der Durchlässigkeit in einer Membran einfügen System für Multi-well-Platten und in Silico Parameteroptimierung für die Berechnung des Diffusionskoeffizienten mittels Simulation werden vorgestellt.

Serie: A Method for Determination and Simulation of Permeability and Diffusion in a 3D Tissue Model in a Membrane Insert System for Multi-well Plates

A Mimic of the Tumor Microenvironment: A Simple Method for Generating Enriched Cell Populations and Investigating Intercellular Communication

Understanding the early heterotypic interactions between cancer cells and the surrounding non-cancerous stroma is important in elucidating the events leading to stromal activation and establishment of the tumor microenvironment (TME). Several in vitro and in vivo models of the TME have been developed; however, in general these models do not readily permit isolation of individual cell populations, under non-perturbing conditions, for further study. To circumvent this difficulty, we have employed an in vitro TME model using a cell growth substrate consisting of a permeable microporous membrane insert that permits simple generation of highly enriched cell populations grown intimately, yet separately, on either side of the insert&#39;s membrane for extended co-culture times. Through use of this model, we are capable of generating greatly enriched cancer-associated fibroblast (CAF) populations from normal diploid human fibroblasts following co-culture (120 hr) with highly metastatic human breast carcinoma cells, without the use of fluorescent tagging and/or cell sorting. Additionally, by modulating the pore-size of the insert, we can control for the mode of intercellular communication (e.g., gap-junction communication, secreted factors) between the two heterotypic cell populations, which permits investigation of the mechanisms underlying the development of the TME, including the role of gap-junction permeability. This model serves as a valuable tool in enhancing our understanding of the initial events leading to cancer-stroma initiation, the early evolution of the TME, and the modulating effect of the stroma on the responses of cancer cells to therapeutic agents.

We adapted a permeable microporous membrane insert to mimic the tumor microenvironment (TME). The model consists of a mixed cell culture, allows simplified generation of highly enriched individual cell populations without using fluorescent tagging or cell sorting, and permits studying intercellular communication within the TME under normal or stress conditions.

Ein Mimic des Tumor-Microenvironment: Eine einfache Methode für Enriched Zellpopulationen Generierung und Untersuchung der interzellulären Kommunikation

Understanding the early heterotypic interactions between cancer cells and the surrounding non-cancerous stroma is important in elucidating the events ...

Forschung

Krebsforschung

Three-dimensional Cell Culture Model for Measuring the Effects of Interstitial Fluid Flow on Tumor Cell Invasion

The growth and progression of most solid tumors depend on the initial transformation of the cancer cells and their response to stroma-associated signaling in the tumor microenvironment 1. Previously, research on the tumor microenvironment has focused primarily on tumor-stromal interactions 1-2. However, the tumor microenvironment also includes a variety of biophysical forces, whose effects remain poorly understood. These forces are biomechanical consequences of tumor growth that lead to changes in gene expression, cell division, differentiation and invasion3. Matrix density 4, stiffness 5-6, and structure 6-7, interstitial fluid pressure 8, and interstitial fluid flow 8 are all altered during cancer progression.
Interstitial fluid flow in particular is higher in tumors compared to normal tissues 8-10. The estimated interstitial fluid flow velocities were measured and found to be in the range of 0.1-3 &mu;m s-1, depending on tumor size and differentiation 9, 11. This is due to elevated interstitial fluid pressure caused by tumor-induced angiogenesis and increased vascular permeability 12. Interstitial fluid flow has been shown to increase invasion of cancer cells 13-14, vascular fibroblasts and smooth muscle cells 15. This invasion may be due to autologous chemotactic gradients created around cells in 3-D 16 or increased matrix metalloproteinase (MMP) expression 15, chemokine secretion and cell adhesion molecule expression 17. However, the mechanism by which cells sense fluid flow is not well understood. In addition to altering tumor cell behavior, interstitial fluid flow modulates the activity of other cells in the tumor microenvironment. It is associated with (a) driving differentiation of fibroblasts into tumor-promoting myofibroblasts 18, (b) transporting of antigens and other soluble factors to lymph nodes 19, and (c) modulating lymphatic endothelial cell morphogenesis 20.
The technique presented here imposes interstitial fluid flow on cells in vitro and quantifies its effects on invasion (Figure 1). This method has been published in multiple studies to measure the effects of fluid flow on stromal and cancer cell invasion 13-15, 17. By changing the matrix composition, cell type, and cell concentration, this method can be applied to other diseases and physiological systems to study the effects of interstitial flow on cellular processes such as invasion, differentiation, proliferation, and gene expression.

Interstitial fluid flow is elevated in solid tumors and can modulate tumor cell invasion. Here we describe a technique to apply interstitial fluid flow to cells embedded in a matrix and then measure its effects on cell invasion. This technique can be easily adapted to study other systems.

Dreidimensionale Zellkultur-Modell zur Messung der Auswirkungen der interstitiellen Flüssigkeit Flow auf Tumorzellinvasion

The growth and progression of most solid tumors depend on the initial transformation of the cancer cells and their response to stroma-associated signaling ...

Biotechnik

Models and Methods to Evaluate Transport of Drug Delivery Systems Across Cellular Barriers

Sub-micrometer carriers (nanocarriers; NCs) enhance efficacy of drugs by improving solubility, stability, circulation time, targeting, and release. Additionally, traversing cellular barriers in the body is crucial for both oral delivery of therapeutic NCs into the circulation and transport from the blood into tissues, where intervention is needed. NC transport across cellular barriers is achieved by: (i) the paracellular route, via transient disruption of the junctions that interlock adjacent cells, or (ii) the transcellular route, where materials are internalized by endocytosis, transported across the cell body, and secreted at the opposite cell surface (transyctosis). Delivery across cellular barriers can be facilitated by coupling therapeutics or their carriers with targeting agents that bind specifically to cell-surface markers involved in transport. Here, we provide methods to measure the extent and mechanism of NC transport across a model cell barrier, which consists of a monolayer of gastrointestinal (GI) epithelial cells grown on a porous membrane located in a transwell insert. Formation of a permeability barrier is confirmed by measuring transepithelial electrical resistance (TEER), transepithelial transport of a control substance, and immunostaining of tight junctions. As an example, ~200&#160;nm polymer NCs are used, which carry a therapeutic cargo and are coated with an antibody that targets a cell-surface determinant. The antibody or therapeutic cargo is labeled with 125I for radioisotope tracing and labeled NCs are added to the upper chamber over the cell monolayer for varying periods of time. NCs associated to the cells and/or transported to the underlying chamber can be detected. Measurement of free 125I allows subtraction of the degraded fraction. The paracellular route is assessed by determining potential changes caused by NC transport to the barrier parameters described above. Transcellular transport is determined by addressing the effect of modulating endocytosis and transcytosis pathways.

Many therapeutic applications require safe and efficient transport of drug carriers and their cargoes across cellular barriers in the body. This article describes an adaptation of established methods to evaluate the rate and mechanism of transport of drug nanocarriers (NCs) across cellular barriers, such as the gastrointestinal (GI) epithelium.

Modelle und Methoden zum Transport von Drug Delivery Systems über zelluläre Barrieren Bewerten

Sub-micrometer carriers (nanocarriers; NCs) enhance efficacy of drugs by improving solubility, stability, circulation time, targeting, and release. ...

Improved Method for the Preparation of a Human Cell-based, Contact Model of the Blood-Brain Barrier

The blood-brain barrier (BBB) comprises impermeable but adaptable brain capillaries which tightly control the brain environment. Failure of the BBB has been implied in the etiology of many brain pathologies, creating a need for development of human in vitro BBB models to assist in clinically-relevant research. Among the numerous BBB models thus far described, a static (without flow), contact BBB model, where astrocytes and brain endothelial cells (BECs) are cocultured on the opposite sides of a porous membrane, emerged as a simplified yet authentic system to simulate the BBB with high throughput screening capacity. Nevertheless the generation of such model presents few technical challenges. Here, we describe a protocol for preparation of a contact human BBB model utilizing a novel combination of primary human BECs and immortalized human astrocytes. Specifically, we detail an innovative method for cell-seeding on inverted inserts as well as specify insert staining techniques and exemplify how we use our model for BBB-related research.

Establishment of human models of the blood-brain barrier (BBB) can benefit research into brain conditions associated with BBB failure. We describe here an improved technique for preparation of a contact BBB model, which permits coculturing of human astrocytes and brain endothelial cells on the opposite sides of a porous membrane.

Verbesserte Methode zur Präparation einer menschlichen Zelle-basierte, Kontakt Modell der Blut-Hirn-Schranke

The blood-brain barrier (BBB) comprises impermeable but adaptable brain capillaries which tightly control the brain environment. Failure of the BBB has ...

Implementation of a Permeable Membrane Insert-based Infection System to Study the Effects of Secreted Bacterial Toxins on Mammalian Host Cells

Many bacterial pathogens secrete potent toxins to aid in the destruction of host tissue, to initiate signaling changes in host cells or to manipulate immune system responses during the course of infection. Though methods have been developed to successfully purify and produce many of these important virulence factors, there are still many bacterial toxins whose unique structure or extensive post-translational modifications make them difficult to purify and study in in vitro systems. Furthermore, even when pure toxin can be obtained, there are many challenges associated with studying the specific effects of a toxin under relevant physiological conditions. Most in vitro cell culture models designed to assess the effects of secreted bacterial toxins on host cells involve incubating host cells with a one-time dose of toxin. Such methods poorly approximate what host cells actually experience during an infection, where toxin is continually produced by bacterial cells and allowed to accumulate gradually during the course of infection. This protocol describes the design of a permeable membrane insert-based bacterial infection system to study the effects of Streptolysin S, a potent toxin produced by Group A Streptococcus, on human epithelial keratinocytes. This system more closely mimics the natural physiological environment during an infection than methods where pure toxin or bacterial supernatants are directly applied to host cells. Importantly, this method also eliminates the bias of host responses that are due to direct contact between the bacteria and host cells. This system has been utilized to effectively assess the effects of Streptolysin S (SLS) on host membrane integrity, cellular viability, and cellular signaling responses. This technique can be readily applied to the study of other secreted virulence factors on a variety of mammalian host cell types to investigate the specific role of a secreted bacterial factor during the course of infection.

Here, a method using a permeable membrane insert-based infection system to study the effects of Streptolysin S, a secreted toxin produced by Group A Streptococcus, on keratinocytes is described. This system can be readily applied to the study of other secreted bacterial proteins on various host cell types during infection.

Implementierung eines Systems durchlässige Membran Insert-basierten Infektion der Auswirkungen von sekretierten bakteriellen Toxins zur Untersuchung auf Säugetierwirtszellen

Many bacterial pathogens secrete potent toxins to aid in the destruction of host tissue, to initiate signaling changes in host cells or to manipulate ...

Immunologie und Infektion

Analyzing the Permeability of the Blood-Brain Barrier by Microbial Traversal through Microvascular Endothelial Cells

The human blood-brain barrier (BBB) is characterized by a very low permeability for biomolecules in order to protect and regulate the metabolism of the brain. The BBB is mainly formed out of endothelial cells embedded in collagen IV and fibronectin-rich basement membranes. Several pathologies result from dysfunction of the BBB followed by microbial traversal, causing diseases such as meningitis. In order to test the effect of multiple parameters, including different drugs and anesthetics, on the permeability of the BBB we established a novel human cell culture model mimicking the BBB with human brain microvascular endothelial cells. The endothelial cells are grown on collagen IV and fibronectin-coated filter units until confluence and can then be treated with different compounds of interest. In order to demonstrate a microbial traversal, the upper chamber with the apical surface of the endothelial cells is inoculated with bacteria. After an incubation period, samples of the lower chamber are plated on agar plates and the obtained colonies are counted, whereby the number of colonies correlate with the permeability of the BBB. Endogenous cellular factors can be analyzed in this experimental set-up in order to elucidate basic cellular mechanisms of the endothelial cells contributing to the BBB. In addition, this platform allows performing a screen for compounds that might affect the permeability of the endothelial cells. Finally, bacterial traversal can be studied and linked to different pathologies, such as meningitis. It might be possible to extend the model and analyze the pathways of the bacteria through the BBB. In this article, we provide a detailed protocol of the described method to investigate the permeability of the BBB.

The human blood-brain barrier selectively prevents penetration of hydrophilic molecules and pathogens into the brain. Several pathologies, including meningitis and postoperative delirium, are associated with an increased permeability of the blood-brain barrier. Here, we describe an endothelial cell culture model to test the barrier permeability by microbial traversal.

Analyse der Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Barriere durch mikrobielle Traversale durch mikrovaskuläre Endothelzellen

The human blood-brain barrier (BBB) is characterized by a very low permeability for biomolecules in order to protect and regulate the metabolism of the ...

Analyse von Blut-Hirn-Schrankenmodellen mittels Immunfluoreszenzfärbung

Use of the MicroSiM (&#181;SiM) Barrier Tissue Platform for Modeling the Blood-Brain Barrier

The microSiM (&#181;SiM) is a membrane-based culture platform for modeling the blood-brain barrier (BBB). Unlike conventional membrane-based platforms, the&#160;&#181;SiM provides experimentalists with new capabilities, including live cell imaging, unhindered paracrine signaling between &#39;blood&#39; and &#39;brain&#39; chambers, and the ability to directly image immunofluorescence without the need for the extraction/remounting of membranes. Here we demonstrate the basic use of the platform to establish monoculture (endothelial cells) and co-culture (endothelial cells and pericytes) models of the BBB using ultrathin nanoporous silicon-nitride membranes. We demonstrate compatibility with both primary cell cultures and human induced pluripotent stem cell (hiPSC) cultures. We provide methods for qualitative analysis of BBB models via immunofluorescence staining and demonstrate the use of the &#181;SiM for the quantitative assessment of barrier function in a small molecule permeability assay. The methods provided should enable users to establish their barrier models on the platform, advancing the use of tissue chip technology for studying human tissues.

Autor im Rampenlicht: Weiterentwicklung des Einsatzes von Tissue-Chip-Technologie für die Untersuchung von menschlichem Gewebe 

This report provides protocols for assembly, cell culture, and assays on the &#181;SiM platform for the construction of blood-brain barrier models.

Nutzung der MicroSiM (μSiM) Barrieregewebeplattform zur Modellierung der Blut-Hirn-Schranke

The microSiM (&#181;SiM) is a membrane-based culture platform for modeling the blood-brain barrier (BBB). Unlike conventional membrane-based platforms, ...

Eine rekonfigurierbare Barrieregewebeplattform mit Open-Well- und Mikrofluidik-Modi

Transforming Static Barrier Tissue Models into Dynamic Microphysiological Systems

Microphysiological systems are miniaturized cell culture platforms used to mimic the structure and function of human tissues in a laboratory setting. However, these platforms have not gained widespread adoption in bioscience laboratories where open-well, membrane-based approaches serve as the gold standard for mimicking tissue barriers, despite lacking fluid flow capabilities. This issue can be primarily attributed to the incompatibility of existing microphysiological systems with standard protocols and tools developed for open-well systems.
Here, we present a protocol for creating a reconfigurable membrane-based platform with an open-well structure, flow enhancement capability, and compatibility with conventional protocols. This system utilizes a magnetic assembly approach that enables reversible switching between open-well and microfluidic modes. With this approach, users have the flexibility to begin an experiment in the open-well format using standard protocols and add or remove flow capabilities as needed. To demonstrate the practical usage of this system and its compatibility with standard techniques, an endothelial cell monolayer was established in an open-well format. The system was reconfigured to introduce fluid flow and then switched to the open-well format to conduct immunostaining and RNA extraction. Due to its compatibility with conventional open-well protocols and flow enhancement capability, this reconfigurable design is expected to be adopted by both engineering and bioscience laboratories.

Autor im Rampenlicht: Entwicklung eines einzigartigen modularen mikrophysiologischen Systems zur Nachahmung von menschlichem Barrieregewebe

This protocol describes a reconfigurable membrane-based cell culture platform that integrates the open-well format with fluid flow capabilities. This platform is compatible with standard protocols and allows for reversible transitions between open-well and microfluidic culture modes, accommodating the needs of both engineering and bioscience laboratories.

Umwandlung von statischen Barrieregewebemodellen in dynamische mikrophysiologische Systeme

Microphysiological systems are miniaturized cell culture platforms used to mimic the structure and function of human tissues in a laboratory setting. ...

Eine Methode zur Bestimmung und Simulation von Durchlässigkeit und Diffusion in einem 3D Gewebe-Modell in einer Membran einfügen System für Multi-well-Platten

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