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Hidrogeles

En su entorno fisiológico, las células suelen interactuar con los factores extracelulares en tres dimensiones (3D). La matriz extracelular (ECM) es una formulación compleja de polímeros biológicos compuesta de péptidos, polisacáridos, proteínas, enzimas y moléculas de señalización que residen fuera de las células. Las interacciones entre las células y su ECM circundante proporcionan señales que pueden influir en la polarización, la forma, la motilidad y la diferenciación celulares, y en muchos otros fenotipos celulares. El cultivo celular tradicional se realiza en un sustrato bidimensional (2D), normalmente poliestireno o vidrio, y las células cultivadas de esta manera a menudo no rememoran por completo muchos fenotipos observados in vivo por esos mismos tipos de células. Un enfoque para hacer que las células cultivadas in vitro se parezcan mucho más a su tipo de tejido fisiológico correspondiente es incluir y cultivar las células en un hidrogel tridimensional que imite la ECM fisiológica. Esta estrategia es un subtipo del enfoque más amplio de cultivar células en tres dimensiones, lo que normalmente se denomina cultivo celular en 3D.

Comparación del comportamiento de las células cultivadas en 2D frente a 3D

Figura 1.Los hidrogeles permiten un cultivo celular en 3D biológicamente más adecuado.

Aplicaciones de los hidrogeles en 3D

Las células cultivadas en hidrogeles 3D han demostrado ser valiosas para numerosas aplicaciones. Las líneas celulares inmortalizadas tradicionales pueden cultivarse incluidas en hidrogeles para formar complejos multicelulares denominados esferoides. Se ha demostrado que los esferoides proporcionan una gran cantidad de información que no se observa en las mismas células cultivadas en condiciones bidimensionales. Las células madre cultivadas en hidrogeles tridimensionales pueden diferenciarse en varios tipos de células que se asemejan mucho a los tejidos nativos. Pueden programarse para formar organoides tridimensionales, miniórganos diferenciados que se han utilizado como modelos in vitro muy predictivos, reproducibles y escalables de fisiología compleja. Otras aplicaciones del cultivo de células dentro de hidrogeles se han centrado en investigar las propiedades físicas del hidrogel con respecto a los comportamientos mecano-sensibles de las células, como la formación de características morfológicas y la motilidad celular.

Hidrogeles 3D de origen natural

El método más convencional de imitar in vitro la matriz extracelular fisiológica es utilizar un extracto de la ECM nativa de una fuente biológica. Tradicionalmente se ha utilizado el extracto de ECM de la membrana basal del sarcoma murino Engelbreth-Holm-Swarm (EHS) para aplicaciones de cultivo celular en 3D. El extracto de la ECM del EHS es convenientemente líquido a 4 °C y se gelifica a temperatura ambiente, lo que permite la inclusión fácil de las células. Este producto se vende como hidrogel ECM Gel. Para algunas aplicaciones, es importante un extracto de ECM de las células humanas. MaxGel™ ECM es un extracto de membrana basal (BME) humana derivado in vitro.

Hidrogeles 3D sintéticos

La reconstitución de un hidrogel sintético puede ser la opción óptima para algunas aplicaciones. Una formulación de hidrogel químicamente definida mejora la reproducibilidad; se conoce la presencia y la concentración de componentes de los medios, como los factores de crecimiento. Además, los parámetros físicos clave de un hidrogel pueden ser importantes para aplicaciones específicas. Incluyen:

  • módulo elástico
  • tamaño de poro
  • hinchazón de hidrogel
  • reticulante
  • condiciones de disociación

Ofrecemos diversos reactivos, kits y protocolos para el desarrollo de hidrogeles sintéticos, como los andamios de hidrogel HyStem®, los kits de hidrogel TrueGel3D™ y la tecnología Cell-In-a-Box®.

Hidrogeles reconstituidos para cultivo celular en 3D (HYS020)

Figura 2.Matriz extracelular sintética (ECM)


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