Method Article
This article describes a range of set-ups for seeding human mesenchymal stem cells onto materials, in this case electrospun yarns, that do not cover the base of standard culture well plates in order to maximize and quantify the number of cells that initially attach compared to the known seeding density.
생체 재료 및 조직 공학에 대한 연구는 종종 시작 셀 번호의 초기 지식을 필요 셀 기반 시험 관내 연구를 포함한다. 연구진은 일반적으로 자신의 파종 밀도를 참조하는 동안이 반드시 문제의 자료에 부착 한 세포의 실제 수를 표시하지 않습니다. 특히 표준 세포 배양 웰 플레이트의베이스를 커버하지 않는 재료 또는 비계 대한 경우이다. 이 연구는 문화에 4 시간 후 전기 방사 폴리 (ε 카프로 락톤) 사 상에 알려진 번호로 시드 인간 중간 엽 줄기 세포의 초기 부착을 조사합니다. 전기 방사 얀 9 rpm으로 배양 접시 내에 배치 낮은 결합 웰 플레이트 및 테트라 플루오로 에틸렌 (PTFE) 최저점에 위치하는 세포 배양 용 바이오 리액터를 삽입 회전 용기를 포함한 여러 다른 셋업 내에 유지 하였다. 후자의 두 가지를 흔드는 판에 정적 조건 중 하나를 사용하거나 배치했다 ((30) ℃로 4 시간 배양, 5 % CO 2 후에, 세포 접종 위치는 세포 DNA 분석으로 측정 하였다. 지지체는 용기에서 제거하고, 용해 완충액에 넣었다. 미디어 분획 마찬가지로 제거하고, 원심 분리 - 상등액을 버리고 펠렛을 용해 완충액으로 망가. 용해 버퍼는 각 소켓에 추가하거나, 잘, 그리고 존재할 수있는 임의의 셀을 무료로 긁어했다. 세포 DNA 분석은 세포 골격 내에 존재하는, 미디어 및 웰 분획의 비율을 결정 하였다. 세포 부착 원사 세포 배양 삽입 이내에 개최 및 모션을 흔들어 실시에 대한 큰 첨부 파일 (30 %)으로, 모든 실험 셋업에 대한 낮았다. 이 연구는 관계없이 정해진 셀 시드 밀도의 골격에 부착 세포의 실제 수에 대한 인식을 제기한다.
공사장 공중 발판은 일상적으로 개발하고 생체 재료 및 조직 공학 응용 프로그램에 대한 연구되고있다. 이와 같이, 그것들은 일반적으로 예를 들면, 세포 증식 및 세포 수를 결정하는 것을 특징으로 세포 분석을 통해 시험 관내 및 행동 시딩 하였다. 이와 같은 실험의 경우, 초기 셀 수가 알려진 것이 필수적이며, 연구자들은 종종 또는 ml의 cm 당이 세포의 수로 시드 농도를 명시. 이 특히 스케일 업을 위해 좋은 방법이 있지만, 그것은 (또한 생체 재료 표면 1의 접착 특성에 따라 다릅니다), 골격 표면에 부착 세포의 실제 수를 고려하지 않습니다. 세포 구조에서 멀리 떨어질 수 있고, 때문에 실험 종종 정적 특성으로 INTE의 물질과 접촉에 다시 오지 않을 수 있으므로이 세포 배양 웰 플레이트의 전체베이스를 커버하지 않는 발판 특히 그렇습니다나머지. 전기 방사 섬유 원사가 잘 (그림 1A)의베이스를 커버하지 않는 발판의 좋은 예이다. 이 경우, 표면 처리되지 않은 낮은 결합 웰 플레이트는 플레이트의 표면에 부착하기 때문에 임의의 잘 - 기반 분석의 결과로부터 세포 왜곡을 방지하기 위해 사용되어야한다.
음 판은 쉽게 발판에 셀 시드에 사용되는, 그러나 그들은 사용할 수있는 유일한 방법은 아니다. 로타리 세포 배양 시스템, 1980 년대 후반 NASA에서 생명 과학에 의해 개발 부문 생물 반응기의 유형은 유사하게 시뮬레이션 미세 중력과 3 차원 (3D) 환경 내에서 골격을 배정 할 수있다. 생물 반응기의 이러한 유형의 연구는 전 세계적으로 인기있는 선택 및 유지, 세포 5 및 조직 공학 -6,7- 줄기 세포 2,3의 시그널링을위한 연구에 포함되었다. 무엇을 잘 접시에 바람직 회전 생물 반응기를 만드는 것은 유지 보수입니다자주의 경우와 같이, dedifferentiating에서 분화 세포를 방지하는 데 도움이 3D 환경의 경우 기존의 2D 조건 (8) 내에서 배양 하였다.
본 논문은 4 시간 기간 내에 이러한 지지체에 부착 세포의 초기 수를 최대화하기 위해 보즈 워스 등., 9 제작으로 전기 방사 된 폴리 (ε 카프로 락톤) 섬유 원사에 인간 중간 엽 줄기 세포를 파종에 대해 서로 다른 기술을 조사합니다. 2D 문화, 원사 안전하게 잘 접시 또는 사용자 정의 만든 폴리 (테트라 플루오로 에틸렌) (PTFE) 골짜기에서 개최 된 정적 조건에서 보관, 30 rpm으로 흔들어. 3D 문화, 원사 및 세포는 9 rpm으로 회전 생물 반응기 혈관 내에서 개최되었다.
1.Scaffold 제조 및 살균
2. 비계 표면적과 세포의 수 결정
3. 비계 셋업 - 세포 배양 삽입 (그림 1A)
4. 비계 셋업 - 쓰루 (그림 1B)
5. 비계 셋업 - 생물 반응기 용기 (그림 1C)
6. 셀 카운팅
7. 셀 시드
8. 실험 시작
9. DNA 분석
(10) 주사 전자 현미경 (SEM) 고정
결과는 조사 각 실험 장치에 대한 4 시간의 후 파종을 다음 세포의 위치를 강조 표시합니다. 그림 2A는이 시간 동안 지지체의 표면에 부착 한 세포의 비율을 보여줍니다. 8.5 PG / 셀의 변환율은 셀 개수의 측정 DNA 콘텐츠를 변환하고, 따라서 셀 (10)의 백분율을 측정 하였다. 모든 시드 셋업 조사 들어, 세포 부착의 백분율은 세포 배양 인서트 내에 유지 30rpm의 (삽입 쉐이커) 진탕 발판 대 큰 셀 순응도 (30 %)와, 상대적으로 낮다. 최저 순응도 (15 %)을 세포 배양 용 지지체 인서트 내에 유지했다 위해 정적 상태 (삽입 정적)하에 유지.
세포의 많은 수의 미디어 부분 (그림 2B) 내에 존재, 특히 50 %와 51 % 인 낮은 바인딩 플레이트 (삽입 정적) 및 회전 용기 내에서 개최 세포 배양 인서트각각. 트로프 셰이커에 대한 세포의 48 %와 트로프 정적 50 % - 골짜기에서 개최 발판 홀더 자체 내에 존재하는 세포의 발생 수를 보여 주었다.
주사 전자 현미경은 셀 시드 비계의 시각적 평가를 (도 3)을 허용했다. 대표적인 이미지는 관계없이 설정 시딩, 섬유 표면에 세포의 존재를 제한 강조. 그러나, 세포 및 세포 응집체는 더 많은 수의 세포 배양 인서트 내에 유지 30rpm의 (삽입 쉐이커) 진탕 지지체 상에 존재 하였다.
전기 방사 원사가 내에서 개최되는 그림 1. 실험 셋업; (A) 세포 배양 삽입물과 낮은 바인딩 웰 플레이트 (B) 폴리 (테트라 플루오로 에틸렌) (PTFE) 및 트로프 페트리 접시; 및 (C) 생물 반응기 용기. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
다른 시드 셋업을 사용하여 PCL 전기 방사 원사 상 세포 4 시간 후 파종 그림 2. 위치. 미디어 (웰 지지체 N = 4 데이터로 표현 - (B) 세 분획 내의 셀 위치의 백분율 확산 강조; (A)는 (평균 ± 표준 편차) PCL 지지체에 부착 한 세포의 백분율을 보여 ) 값을 의미한다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3. 대표 주사 전자 현미경 사진 인간 중간 엽 줄기 세포와 PCL 전기 방사 원사, 4 초기 시드가 다른 실험 셋업 사용 후 시간. 대한 (배, 1000 배 배율의 모든 이미지, 스케일 바 = 130 μm의.) 를 보려면 여기를 클릭하십시오 이 그림의 더 큰 버전.
생체 고분자로부터 제조 전기 방사 섬유 매트릭스 정기적 생체 재료 및 / 또는 조직 공학을위한 응용 11,12 세포 부착과 증식을 지원하는데 사용된다. 이러한 경우, 행렬은 쉽게 세포 배양 웰 플레이트의베이스 전체를 커버하고, 따라서 세포 부착을 향상 시드 세포 완전한 접촉하는 섬유의 얇은 시트가 많다. 그러나, 생체 지지체 완전히 웰 플레이트의베이스를 커버하지 않는 경우, 시딩 된 세포의 큰 비율이 지지체와 접촉 유지되지 궁극적 첨부 할 수 없다는 것을 높은 확률이있다. 본 연구는 미래 세포 기반 실험을 추천 할 수있는 최적화 된 방법을 결정하기 위해, 웰 플레이트의베이스를 커버하지 않는 세포를 지지체 상에 시드를위한 여러 가지 방법을 연구 하였다.
다섯 다른 셋업 (그림 1)을 조사 하였다 : scaffo을LDS (전기 방사 얀) 낮은 결합 웰 플레이트 내에서 세포 배양을 이용하여 인서트 개최 정적 조건하에 유지 또는 30 rpm으로 진탕; 30 rpm에서 좁은 PTFE 골짜기 내에 배치 및 정적 개최 또는 동요 비계; 와 비계 9 rpm으로 회전 생물 반응기 용기 안에 보관. 모든 시드 셋업 (그림 2)에 대한 첨부 파일의 낮은 비율은 DNA 분석하여 전기 방사 원사에 부착 한 세포의 수를 보여 결정하는 단계; 이는 상기 전자 현미경 (SEM) (도 3) 검색에서 확인되었다. 최대 세포 부착 - 30 % ~ 18,060 세포 세포 배양 인서트 내에 유지하고 지속적인 운동을 실시 얀 관찰 하던가. 흥미롭게도, 낮은 세포 부착 (15 %)는 방사상 모션의 포함은 지지체와 접촉 세포 유지에 긍정적 인 효과를 제안했다 세포 배양 삽입물에 유지하지만, 정적 조건하에 유지 얀, 달성 하였다. 그러나,이것은 미디어의 흐름이 연속적으로 선회 SEM 이미지에서 관찰 된 세포 응집체 책임 수 있다는 것에주의해야 할 것이다. 셰이 판은 가장 낮은 설정에 설정 한 - 30 RPM -이 세트 업에 제한이 될 수 있습니다. 느린 방사형 모션을 사용하면 방지하거나 세포 덩어리를 줄이는 데 도움이 될 수있는 세포가 적은 힘을 경험하게 될 것입니다으로도 세포 부착을 향상시킬 수 있습니다. 미래의 실험은 개선 된 세포 부착을위한 이상적인 흔드는 속도를 최적화에 초점을 맞추어야한다. 두 경우 모두 18 %의 첨부 파일 (~ 10,836 세포)를 산출하여, 유사한 경향을 초래하지 않은 골짜기에서 개최 원사 운동을 통합; 이 골짜기 내에서 비계의 일부 부상으로 인해있을 수 있지만 그들이베이스에 고정되지 않은로 (통 판에 배치 골 관찰). 재료 및 접착과 접촉 통의 바닥에 침몰 한 모든 세포를 방지 할 수 비계의 일부 부동. t에 대한자신의 특정 세트 업, 저점은 페트리 접시 내에 수용하고 미디어의 총 10 ml의 볼륨 덧붙였다. 구유의 작은 크기는 미디어의 대부분은 페트리 접시 내에 존재와 움직임이있는 경우, 세포가 배양 접시에 떨어져 저점에서 드리프트와 비계의 손이 닿지 않는 곳에 완전히 남아있을 수 있다는 것을 의미한다. 이 노출 비계 그들의 부유 특히 이동 (방지한다 이러한 한계를 극복하기 위해 추가적인 실험이 비계의 단부 멸균 미세 바늘을 이용하여 골의베이스에 고정되어있다 프로토콜에 추가 단계를 포함한다 궁극적으로 발판에 부착 세포 수의 증가로 연결되어야 반경 모션). 세포의 16 %가 회전 혈관 내에 존재하는 실에 부착했다. 3D 문화 확립 된 기술 임에도 불구하고, 문제가 느슨하게 ATTAC 이어질 수있는 선박의 주요 포트에서 비계의 제거, 발생할 않았다을 Hed 세포가 손실된다. 완벽하게이 문제를 제거 할 열 수있는 선박; 이러한 구매 가능하지만 상당히 본 연구에 사용 된 일회용 용기보다 더 비싸다.
이 연구는 표준 세포 배양 웰 플레이트의 전체베이스를 커버하지 않는 발판을 시드와 현재의 문제를 보여줍니다. 알려진 세포 수를 심는 것은 준수하는 모든 셀을 허용 비계의 면적에도 불구하고, 발판에 세 번째 부착 이하의 결과. 이것은 잠재적 인 미래의 의료 기기와 비계와 생체 적합성 및 세포 물질 / 세포 - 세포 행동과 상호 작용을 평가할 수있는 다른 세포 기반 분석에 해로운 결과를 초래할 수 있습니다. 이 연구의 또 다른 한계는 4 시간의 시간을 소수점 포함 할 수있다 - 초기 셀 시딩을 보장하기 위해 충분한 시간 임에도 불구하고을 (세포가 단단히 삼십분 13,14,15 내에서 기판에 부착하는 것으로 나타났다), 그것은에서 합리적으로 할 수있다나중에 포인트이 그렇지 않으면 시작 세포 수를 왜곡하는 것처럼 세포가 더 긴 시간 프레임 동안 증식하지 않습니다 제공 vestigate. 이 경우에, 10 mL의 매체의 용적을 감소 또한 세포와 지지체 사이의 접촉을 향상시키고, 궁극적으로 세포 부착을 증가시킬 수있다. 미래의 연구는 세포 손상 및 / 또는 세포 사멸 (16)을 일으킬 수 세포 파종의 과정으로 세포 생존 능력을 고려해야한다. 그러한 라이브 / 죽은 분석법, 예를 들면 생존 레벨을 강조하는 것처럼 세포 DNA 분석이 가능한 비 생존 세포를 구별하지 않는다.
이 조사는 알려진 양을 뿌리기에도 불구하고 발판에 부착 세포의 실제 수에 대한 인식을 제기한다. 세포의 시작 번호에 의존하는 연구의 경우, 연구자들은 그 그림의 대부분은 사실 관심의 기판에 부착에 똑같이 방법을 알고 매우 중요합니다.
The authors declare that they have no competing financial interests.
MRC-DPFS 보조금 코드 G1000788-98812을 - 저자는이 연구에 자금을 지원하기위한 의료 연구위원회를 감사하고 감사드립니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Distilled water | in-house supply | n/a | |
Ethanol | Merck | 1117271000 | |
Phosphate Buffered Saline solution | Life Technologies | 70013016 | |
Human mesenchymal stem cells | PromoCell GmbH | C-12974 | |
MSC culture media | PromoCell GmbH | C-28010B | Warmed to 37 oC before use |
Supplement mix | PromoCell GmbH | C-39810 | Add to culture media |
Antibiotic/antimyotic mix | Sigma-Aldrich | A5955 | Add to culture media |
Trypsin (0.05%) EDTA (0.02%) | Sigma-Aldrich | 59417C | Warmed to 37 °C before use |
Cell culture flasks (T75) | Becton Dickinson Ltd | 353110 | |
Low binding 6-well plates | Costar Corning | 3471 | |
6-well CellCrowns | Scaffdex | C00003S | |
Petri-dish 50 ml deep | Sterilin | 124 | |
PTFE troughs | in-house production | n/a | |
Disposable RCCS vessels 10 ml | Synthecon | D-410 | |
4 Vessel Rotary Cell Culture System bioreactor | Synthecon | RCCS-4DQ | |
Shaker plate | Stuart | SSM1 | Mini Orbital Shaker |
Haemocytometer | Digital Bio | DHC-F01 | Disposable C-Chip |
Centrifuge tube | Deltalab | 352096, 429901 | 15 ml and 50 ml |
Centrifuge | Hettich | Rotafix 32 A | |
Syringe 3 ml | Shield Medicare Ltd | 3039820 | |
Pipettes | Sterilin | 40305, 47310, 40125 | 5, 10 and 25 ml |
Gilson pipettes | SLS | F144801, F144802, F123600, F123601, F123602 | P2 - P1000 |
Pipette tips | SLS | PIP7852, PIP7834, PIP7840 | |
Micro test tube 1.5 ml | Eppendorf | 30125.15 | |
Triton X-100 | Sigma | 9002-93-1 | |
PicoGreen Assay | Invitrogen | P7589 | Assay set-up in the dark |
Black 96-well plate | Greiner Bio One | 655086 | |
Fluorescent plate-reader | BGM Labtech | FLUOstar Optima | |
Glutaraldehyde 25% | TAAB Laboratories | G002 | Made to a concentration of 1.5% v/v in PBS |
Hexamethyldisilazane (HMDS) | Sigma | 999-97-3 | |
Aluminium stubs (SEM) | Agar Scientific | G301 | |
Carbon tabs (SEM) | Agar Scientific | G3347N | |
Gold sputter coater | Edwards | S150B | |
Scanning Electron Microscope (SEM) | Phenom World | Phenom Pro |
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