用于3D细胞培养的TrueGel3D™水凝胶

介绍

TrueGel3D™是一种生化性质明确的水凝胶,由聚合物与交联剂混合而成。与其他基于动物细胞生物提取物(例如小鼠EHS肿瘤细胞)的水凝胶相比,TrueGel3D™不含任何可能干扰或污染实验的动物来源的产品。此外,内含成分还可保持活性,从而可模拟天然细胞外基质(ECM)的关键特征。它们通过支持细胞铁壁和迁移来拷贝组织相似的天然细胞环境。TrueGel3D™技术能够提供相关的机械和生化信息,以研究3D环境中细胞的形态和生理特性。最后,与传统的2D细胞培养条件相比,这些水凝胶允许对细胞进行包封,以实现在更贴近天然组织环境的3D环境中进行生长。

 

TrueGel3D™的功能和优点

  • TrueGel3D™适用于多种细胞(MDCK、上皮细胞、成纤维细胞、癌细胞、原代细胞(包括淋巴细胞)、基质和胚胎心肌细胞)。
  • TrueGel3D™中形成基本水凝胶骨架的基本成分(葡聚糖、PVA、PEG)不会干扰细胞
  • 凝胶透明,支持对细胞成像
  • 多种不同凝胶速度的TrueGel3D™试剂盒可选,可支持多种应用(见表2汇总)
  • 可进行无毒细胞复苏

最重要的是,TrueGel3D™具有明确的组成成分,不同于动物细胞基底膜提取物由于非天然环境而导致ECM成分和生长因子的混合物会干扰细胞。

 

TrueGel3D™工作原理

TrueGel3D™技术包含四个组成系统:

  • TrueGel3D™聚合物:聚乙烯醇(PVA)或葡聚糖
  • 交联剂:两种不同的硫醇官能化交联剂(聚乙二醇(PEG)或环糊精(CD)),能够提供化学键以连接聚合物链并形成水凝胶
  • 细胞相互作用成分:当细胞需要与基质粘附时,可以在混合物中加入TrueGel3D™Arg-Gly-Asp(RGD)整合素粘附肽等包含粘附序列的肽。还可以加入其他生物活性组分,如细胞外基质蛋白(例如纤连蛋白,层粘连蛋白)、肽、硫酸乙酰肝素或生长因子(不包含在试剂盒中)。
  • 用户指定的细胞(不包含在试剂盒中)

TrueGel3D™ technology

图1:TrueGel3D™技术

 

如何使用TrueGel3D™系统

TrueGel3D™ protocol flowchart

图2:TrueGel3D™实验方案流程图

 

为您的应用选择合适的TrueGel3D™试剂盒

产品 TRUE1 TRUE2 TRUE3 TRUE4 TRUE5 TRUE6 TRUE7 TRUE8 TRUE9
TrueGel3D™骨架聚合物 Dextran Dextran Dextran PVA PVA Dextran Dextran PVA PVA
Allows Cell Recovery        
Allows Cell Migration        
Contains RGD Peptide                
可调凝胶硬度          
胶凝速率 中等

 

  • 预制系统是否适合我的研究?我是否需要自定义培养环境?

    对于许多应用,如球状体形成或共培养模型,您可以使用我们预先配置的TrueGel3D™水凝胶、CD细胞可降解交联剂和RGD肽(货号TRUE1-1KT)。该水凝胶含有确定浓度的细胞粘附位点,允许细胞扩散和细胞迁移,并且可以通过使用TrueGel3D TM酶促细胞复苏溶液(货号TRUEENZ-500UL)对其进行降解并复苏细胞。这种凝胶可在约20分钟内形成硬度适度、完整的凝胶。

 

如果您需要优化凝胶环境(例如改变其刚度、粘附分子、ECM蛋白等),可以使用其他类型的TrueGel3D™试剂盒(参见表1)。

  • 哪种胶凝速率最适合我的应用?
液体混合时间上限* 应用实例**
慢速(最多10分钟) 用于微通道、注射用注射器、测试凝胶硬度、刚性水凝胶
中速(最多4分钟) 肿瘤 - 基质模型、球状体形成、囊肿和腺泡形成
快速(最长1分钟) 快速培养设置、嵌入大型组织样本中

*在这段时间内,所有组分的混合物仍保持液态;之后开始形成凝胶,不能再移液。

**有关应用推荐凝胶的更详细说明,请参阅表2。

中速的胶凝时间仅适用于预先配置的TrueGel3D™水凝胶、CD细胞可降解交联剂和RGD肽(货号TRUE1-1KT)。快速和慢速凝胶试剂盒列于表1中。

  • 是否需要添加与细胞进行交互的组分?

    对于某些应用,如用于显微镜的细胞或组织固定,您可以直接使用TruGel3D™试剂盒,无需任何其他活性成分。TrueGel3D™RDG肽是细胞粘附和扩散所必需的(CD可降解交联剂的存在也是细胞扩散所必需的)。您还可以在水凝胶中添加其他的细胞成分,如生长因子*、肝素或ECM蛋白(如纤连蛋白或胶原蛋白)。
  • *请注意,某些成分可能会扩散到凝胶外部,因此对于该类成分,应将其添加至细胞培养基中。

  • 进一步进行分析或培养,需要对细胞复苏吗?

    可以使用TrueGel3D™酶细胞复苏溶液从基于葡聚糖的TrueGel3D™骨架中复苏细胞(有关详细信息,请参阅进阶实验方法)。您无法从基于PVA的TrueGel3D™骨架中对细胞进行复苏。

  • 我的应用是否需要可细胞降解的水凝胶?

    如果您想研究细胞扩散或运动,则需要细胞可降解的环境。我们提供一系列含有CD细胞可降解交联剂的TrueGel3D™试剂盒,该交联剂包括含有基质金属蛋白酶(MMP)切割位点的肽序列*。 通过降解交联剂,细胞可以在水凝胶内进行扩散(在细胞粘附配体如RGD整联蛋白粘附肽的存在下)。

    *并非所有MMP都能够切割CD链接。CD-Link包含有Pro-Leu-Gly-Leu-Trp-Ala的序列,目前已知其其至少能被MMP1、MMP3、MMP7和MMP9切割。

 

 

产品 TRUE1 TRUE2 TRUE3 TRUE4 TRUE5 TRUE6 TRUE7 TRUE8 TRUE9
球状体:生长独立于周围的基质_没有生长/入侵          
球状体:生长依赖于细胞所粘附得周围基质_无生长/侵入*   ✔*     ✔* ✔*     ✔*
细胞迁移/侵袭测定*   ✔* ✔*     ✔* ✔*  
腺泡和上皮囊肿的形成* ✔*     ✔* ✔*     ✔*
肿瘤 - 基质共培养   ✔* ✔*     ✔* ✔*  
底物硬度对细胞生理/行为的影响          
可复苏的细胞和组织固定化              
不可复苏的细胞和组织固定化              
无细胞相互作用的物理屏障          
微通道使用        
填充加样针        
稳定的长期培养> 2周;无需复苏细胞          
复苏细胞以用于下游应用,如SDS-PAGE凝胶电泳、免疫染色、传代等。        

表2:根据应用选择TrueGel3D™

*需要添加TrueGel3D™RGD粘附肽(作为单独组分提供)

 

化学概述

具有不同性质的聚合物和交联剂为凝胶要求提供了更多的选择

TrueGel3D™水凝胶系统采用两种聚合物中的一种:合成的、不可降解的聚乙烯醇(PVA),或可酶降解的葡聚糖。这两种聚合物都已使用快速或慢速硫醇反应性基团进行官能化。

  • 聚合物主链上的快速硫醇反应性基团能与交联剂进行快速反应,在几分钟内便可形成水凝胶。
  • 聚合物主链上的慢速硫醇反应性基团以较慢的速率进行反应,从而更慢地形成水凝胶。

聚合物(PVA和葡聚糖)惰性并且不粘附于细胞。然而,它们可以与生物活性组分(例如粘附肽)缀合或与细胞外基质蛋白组合,以允许细胞粘附并模拟相关的生理条件。

TrueGel3D™中的交联剂也有两种类型。PEG非细胞降解交联剂由每个末端带有硫醇(SH)基团的聚乙二醇组成。CD细胞可降解交联剂类似于PEG非细胞可降解交联剂,但其包含肽序列,从而产生基质金属蛋白酶(MMP)的切割位点。如果在含有细胞粘附分子的情况下,具有CD细胞可降解交联剂的凝胶允许细胞通过裂解缀合的肽而进行扩散和迁移。

 

TrueGel3D™组分 化学活性 不可降解 可降解
水凝胶骨架聚合物 巯基活性 PVA不能通过葡聚糖酶降解 葡聚糖可通过葡聚糖酶降解
交联剂 巯基官能化 PEG不能被细胞降解 CD可通过细胞MMP降解

影响凝胶速率的变量:

凝胶形成最好在等摩尔浓度(从1.8 mmol / L开始)的硫醇(交联剂)和硫醇反应性基团(聚合物)之间发生。然而,利用更高浓度的硫醇和硫醇反应性基团,可以形成硬度更高的凝胶。

此外,反应速率也受氢离子浓度(pH)控制。在较低的pH(酸性环境)下,去质子化的硫醇盐阴离子与硫醇反应性基团反应缓慢,从而减缓聚合物和交联剂之间的网络形成。 因此,可以将试剂盒中的缓冲液(pH5.5和7.2)混合以产生中间的pH,以帮助优化凝胶化时间。两种缓冲液均包含酚红以有利于对pH进行监测。

 

材料