Электроспиннинг

А знаете ли вы, что это такое? Сразу скажу — к рыболовству отношения не имеет.

Это метод создания биополимерных тканей, например, для формирования каркасов для искусственных органов. Суть — напыление отдельных волокон биополимера (скажем, коллагена) на специальную принимающую поверхность, с образованием сетки из биоволокон.

электроспиннинг

Как это делается?

В основе метода лежит воздействие высокого электрического напряжения (десятки киловольт) на раствор биополимера. Установка для электроспиннинга состоит их трех ключевых элементов – источника высокого напряжения, капилляра (он может быть вращающимся) и принимающей пластины или барабана.

установка для электроспиннинга

На кончике капилляра формируется полусфера из раствора биополимера. По мере возрастания напряжения полусферическая поверхность на краю пипетки начинается растягиваться и формирует конус, известный, как конус Тэйлора.

Постепенно электростатические силы превосходят поверхностное натяжение раствора, и его заряженные молекулы отрываются в виде удлиненных фибр и летят к коллектору. Таким образом на коллекторе напыляется тонкая биополимерная пленка, представляющая собой сеть волокон. Эта сетка может быть использована как искусственная строма будущей ткани, для формирования которой не хватает только клеток.

Клетки (в том числе и стволовые) либо наносят сверху, либо заранее перемешивают с полимером. При инкубировании в специальных условиях, включая питательные среды, нанесенные клетки начнут расти.

рост клеток на матриксе

Так можно получить модель человеческой ткани или даже простой орган, например, фрагмент кровеносного сосуда.

искусственный сосуд

Однако, есть и еще одно важное предназначение у этого метода. Это создание трехмерных моделей для тестирования новых лекарств. Это особенно важно для онкологии.

Дело в том, что у современного скриннинга лекарственных препаратов есть очень серьезные недостатки. На 2011 год было посчитано, что из всех противоопухолевых препаратов, показавших эффективность в экспериментах in vitro (в пробирках и культурах клеток), только 5% (пять процентов) доходят до аптеки. Остальные 95% — в помойку.

Почему так?

В экспериментах in vitro вы имеете дело с так называемым монослоем. Это плоский слой линии опухолевых клеток, лежащих на одном уровне на дне чашки Петри или другой посуды для культивирования.

монослой

Эти клетки находятся в одинаковых физических условиях и они все одинаково доступны для питательных веществ и испытуемых лекарств. Однако, человеческая ткань — это не монослой. Клетки человеческой ткани живут  в сложном трехмерном и постоянно изменяющемся пространстве с плавающими физическими свойствами.

Внутри этого трехмерного образования один и тот же препарат действует на одни и те же клетки по-разному. Например, опухолевые клетки, расположенные рядом с кровеносным сосудом, погибают  от действия лекарства, а расположенные глубоко в центре опухоли — нет. Препарат просто не может туда попасть, так как этому мешает градиент давления и концентрации.

Электроспиннинг позволят создавать многослойные структуры, состоящие из матрикса и клеток, и моделировать неодинаковую доступность клеток для лекарства. Такая модель гораздо ближе к реальным условиям, и ее можно использовать для изучения эффективности новых препаратов.

Продолжение темы в новых постах.

Добавить комментарий

Такой e-mail уже зарегистрирован. Воспользуйтесь формой входа или введите другой.

Вы ввели некорректные логин или пароль

Извините, для комментирования необходимо войти.