Mikroreaktor do hodowli komórek wątroby

Mikroreaktor do hodowli komórek wątroby (hepatocytów) opracowano w Instytucie Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej im. Macieja Nałęcza Polskiej Akademii Nauk w Warszawie.

Naukowcy z IBIB PAN zaprezentowali demonstrator mikroreaktora przepływowego do hodowli hepatocytów. Komórki te, występujące w wątrobie, są uważane za szczególnie „wybredne” pod względem warunków hodowli.

-W przeciwieństwie do klasycznych hodowli komórkowych w naczyniach, w mikroreaktorach istnieje możliwość precyzyjnego kontrolowania warunków otoczenia komórek, gwarantująca im doskonałe warunki wzrostu. Jednak ponieważ hepatocyty mają bardzo duże wymagania, ich spełnienie nawet w układzie mikroprzepływowym nie jest proste – mówi prof. Dorota Pijanowska.

Bioreaktory mikroprzepływowe to niewielkie, mieszczące się w dłoni płytki z przezroczystego polimeru. Każdy bioreaktor powstaje poprzez sklejenie dwóch cieńszych płytek, przy czym przed połączeniem badacze w jednej z nich wykonują układ mikrokanalików i prostopadłościennych, płaskich komór hodowlanych (można to zrobić np. przez odciśnięcie „stempla” – krzemowej matrycy). Po połączeniu płytek, do komór hodowlanych bioreaktora wprowadza się komórki. Przepływająca przez układ pożywka dostarcza komórkom substancje odżywcze oraz odprowadza metabolity.

Komórki wątrobowe potrzebują dużo tlenu, którego dostateczną ilość trudno im zapewnić, ponieważ jest słabo rozpuszczalny w pożywce. Hepatocyty bliższe wlotowi kanału z pożywką mają tlenu pod dostatkiem, podczas gdy znajdujące się dalej pozostają niedotlenione. – Ze względu na stosunkowo niską rozpuszczalność tlenu w pożywce, w hodowlach komórek aktywnych metabolicznie przy małych prędkościach przepływu może dochodzić do powstawania gradientu stężenia tlenu w komorze hodowlanej” – tłumaczy dr Barbara Wawro z IBIB PAN.

Zwiększenie prędkości przepływu pożywki przez komorę hodowlaną nie wchodziło w grę – hepatocyty są zbyt delikatne i szybko płynąca ciecz mogłaby je uszkadzać. Badacze wykorzystali więc własności polidimetylosiloksanu (PDMS). Polimer ten charakteryzuje się jedną z największych przepuszczalności dla gazów.

Obecnie trwają prace nad zmodyfikowaniem bioreaktora. Uczestniczy w nich zespół naukowców z Politechniki Łódzkiej, odpowiedzialny za pokrywanie powierzchni płytek PDMS warstwami diamentopodobnymi o zróżnicowanej teksturze. Warstwy tego typu wpływają na wzrost komórek i mogą umożliwiać kształtowanie się ich pożądanych cech. Z kolei inżynierowie z Akademii Górniczo-Hutniczej zajmują się rozwijaniem narzędzi do optoelektronicznej detekcji komórek.

-W pojedynczym bioreaktorze nie ma zbyt wielu hepatocytów. Ale nasze bioreaktory mają budowę modułową i można je będzie ze sobą zestawiać. W przyszłości taki zespół potencjalnie mógłby być dostatecznie wydajny, by funkcjonować jako sztuczna wątroba – zauważa prof. Pijanowska.

(Źródło: naukawpolsce.pap.pl)