Idrogeli
Figura 1.Gli idrogel consentono una coltura cellulare 3D biologicamente più rilevante.
Le cellule, nel loro ambiente fisiologico, interagiscono tipicamente con fattori extracellulari in tre dimensioni (3D). La matrice extracellulare (ECM) è una complessa formulazione di polimeri biologici composta da peptidi, polisaccaridi, proteine, enzimi e molecole di segnalazione che risiedono all'esterno delle cellule. Le interazioni tra le cellule e la ECM circostante forniscono spunti che possono influenzare la polarizzazione cellulare, la forma, la motilità, la differenziazione e molti altri fenotipi. La coltura cellulare tradizionale viene effettuata su un substrato bidimensionale (2D), di solito polistirene o vetro, e le cellule coltivate in questo modo spesso non ricapitolano completamente molti fenotipi osservati dagli stessi tipi di cellule in vivo. Un approccio per rendere le cellule coltivate in vitro più simili al corrispondente tipo di tessuto fisiologico è quello di incorporare e coltivare le cellule all'interno di un idrogel 3D che imita la ECM fisiologica. Questa strategia è un sottoinsieme dell'approccio più ampio che consiste nel coltivare le cellule in tre dimensioni, tipicamente indicato come coltura cellulare 3D. Per ulteriori informazioni sugli idrogel 3D sintetici e di derivazione naturale, si veda sotto.
Prodotti
Applicazioni degli idrogel 3D
Le cellule coltivate in idrogel 3D si sono rivelate preziose per numerose applicazioni. Le linee cellulari immortalizzate tradizionali possono essere coltivate all'interno di idrogel per formare complessi multicellulari chiamati sferoidi. È stato dimostrato che gli sferoidi forniscono una grande quantità di informazioni non ottenute dalle stesse cellule coltivate in condizioni 2D. Le cellule staminali coltivate in idrogeli 3D possono differenziarsi in più tipi di cellule che assomigliano molto ai tessuti nativi. Possono essere programmate per formare organoidi 3D, strutture differenziate di mini-organi che sono state utilizzate come modelli in vitro altamente predittivi, riproducibili e scalabili di fisiologia complessa. Altre applicazioni della coltura di cellule all'interno di idrogel si sono concentrate sull'interrogazione delle proprietà fisiche dell'idrogel e sui comportamenti meccano-sensibili delle cellule, tra cui la formazione di caratteristiche morfologiche e la motilità cellulare.
Idrogeli 3D di origine naturale
Il metodo più convenzionale per imitare la matrice extracellulare fisiologica in vitro consiste nell'utilizzare un estratto di ECM nativa da una fonte biologica. Tradizionalmente, per le applicazioni di coltura cellulare 3D è stato utilizzato l'estratto di ECM della membrana basale del sarcoma murino di Engelbreth-Holm-Swarm (EHS). L'estratto di ECM di EHS è comodamente liquido a 4 °C e gelifica a temperatura ambiente, consentendo di incorporare facilmente le cellule. Questo prodotto è venduto come idrogel ECM Gel. Per alcune applicazioni è importante un estratto di ECM da cellule umane. MaxGel™ ECM è un estratto di membrana basale (BME) umano derivato in vitro.
Figura 2.Matrice extracellulare (ECM) sintetica.
Idrogel 3D sintetici
La ricostituzione di un idrogel sintetico può essere la scelta ottimale per alcune applicazioni. Una formulazione di idrogel chimicamente definita migliora la riproducibilità e la presenza e la concentrazione dei componenti del terreno, come i fattori di crescita, è nota. Inoltre, i parametri fisici chiave di un idrogel possono essere importanti per applicazioni specifiche. Questi includono:
- modulo elastico
- dimensione dei pori
- gonfiamento dell'idrogel
- reticolazione
- condizioni di dissociazione
Offriamo diversi reagenti, kit e protocolli da utilizzare per lo sviluppo di idrogel sintetici, tra cui gli scaffold di idrogel HyStem®, i kit di idrogel TrueGel3D™ e la tecnologia Cell-In-a-Box®.
Risorse correlate
- TrueGel3D™ Hydrogel for 3D Cell Culture
TrueGel3D™ is a synthetic hydrogels platform for 3D cell culture that aim to mimic the natural extracellular environment for more physiological culture conditions
- Hydrogels for 3D Cell Culture
Hydrogela are the most widely used systems for 3D cell culture. Learn more about this technology (what are hydrogels? How to chose?)
- HyStem™ Hyaluronic Acid Based Hydrogels for 3D Cell Culture Applications
Hystem 3D hydrogels are based on hyaluronic acid, a major component of the extracellular matrix. 3D cell culture can be done using Hystem hydrogels.
- ECM Gel Matrix: Protocols Using EHS Basement Membrane Extracts
Cell culture protocols using ECM Gel Matrix EHS basement membrane extract (BME) for neurite outgrowth, cell invasion and angiogenesis tube formation assays.
- MaxGel™ ECM Hydrogel: An In Vitro Human Cell Derived Basement Membrane Extract for 3D Cell Culture Applications
Human cell derived basement membrane extract (BME) hydrogel for 3D cell culture of primary cell, stem cell and xenograph cancer models.
- Photocrosslinkable Hydrogels for 3D Cell Culture
Methacrylated hydrogels enable 3D cell culture scaffolds and bioprinting using light crosslinking.
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