神经细胞培养中玻璃基质向三维水凝胶基质的软硬过渡。

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:04
文章英文标题
Stiff-to-Soft Transition from Glass to 3D Hydrogel Substrates in Neuronal Cell Culture.
正文
近十几年来,水凝胶由于具有生物相容性、可降解性以及广泛可调的力学性能,在体外模拟三维( 3D )脑结构方面显示了巨大的潜力。为了更好地理解体外人脑模型和力学传导过程,我们根据我们在微型聚二甲基硅氧烷( PDMS )环中的经验,将光聚合明胶甲基丙烯酰基( GelMA )与聚丙烯酸乙二醇酯( PEGDA )相比较,制备了三维水凝胶模型。3D SH - SY5Y神经母细胞瘤细胞在GelMA中呈长条状、分枝状和铺展状,类似神经元,而在铸型PEGDA中细胞存活不受支持。共聚焦z-stack显微镜证实了我们的假设,即硬到软的物质转变促进了神经元向第三维的迁移。不幸的是,也观察到大的细胞集合体。随后的细胞播种密度研究发现,播种密度在1万个/ cm2以上开始形成细胞集合体,低于1500个/ cm2的细胞在第6天仍以单细胞形式出现。结果表明,最佳的细胞接种密度为1500 - 5000cells / cm2,该水凝胶结构适合于设计更先进的三维微流控芯片脑机械传递模型。
文章内容(英文)
Over the past decade, hydrogels have shown great potential for mimicking three- dimensional (3D) brain architectures in vitro due to their biocompatibility, biodegradability, and wide range of tunable mechanical properties. To better comprehend in vitro human brain models and the mechanotransduction processes, we generated a 3D hydrogel model by casting photo-polymerized gelatin methacryloyl (GelMA) in comparison to poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) atop of SH-SY5Y neuroblastoma cells seeded with 150,000 cells/cm2 according to our previous experience in a microliter-sized polydimethylsiloxane (PDMS) ring serving for confinement. 3D SH-SY5Y neuroblastoma cells in GelMA demonstrated an elongated, branched, and spreading morphology resembling neurons, while the cell survival in cast PEGDA was not supported. Confocal z-stack microscopy confirmed our hypothesis that stiff-to-soft material transitions promoted neuronal migration into the third dimension. Unfortunately, large cell aggregates were also observed. A subsequent cell seeding density study revealed a seeding cell density above 10,000 cells/cm2 started the formation of cell aggregates, and below 1500 cells/cm2 cells still appeared as single cells on day 6. These results allowed us to conclude that the optimum cell seeding density might be between 1500 and 5000 cells/cm2. This type of hydrogel construct is suitable to design a more advanced layered mechanotransduction model toward 3D microfluidic brain-on-a-chip applications.
来源出处
Journal|[J]MicromachinesVolume 12, Issue 2. 2021.
DOI
https://doi.org/10.3390/MI12020165

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