3D-gedruckte Plattform für Mikrogravitationsforschung
2022
University of Technology Sydney, Ultimo, Australien
Die Weiterentwicklung von Mikrogravitationssimulatoren hilft vielen Forschern, die Auswirkungen der mechanisch unbelasteten Weltraumumgebung auf Zellfunktionen und -störungen besser zu verstehen. Die Durchführung von Mikrogravitationsexperimenten auf der Erde unter Verwendung von Simulatoren wie der Random Positioning Machine bringt jedoch einige einzigartige praktische Herausforderungen mit sich, darunter die Bildung von Luftblasen und das Auslaufen von Wachstumsmedium aus Gewebekulturflaschen und -platten, die den Forschungsfortschritt einschränken. Hier wurde eine einfach zu bedienende hybride biologische Plattform entwickelt, die die Präzision von 3D-Drucktechnologien mit PDMS-Mikrofluidikprozessen kombiniert, um zuverlässige und reproduzierbare zelluläre Experimente in der Schwerelosigkeit zu ermöglichen. Das System wurde für Anwendungen im Bereich der Hirntumorforschung charakterisiert, indem Glioblastom- und Endothelzellen 24 Stunden lang simulierten Mikrogravitationsbedingungen ausgesetzt wurden, um die ausgelösten Mechanosensorwege zu untersuchen, die an der Anpassung der Zellen an die neue Umgebung beteiligt sind. Die Plattform erwies sich als kompatibel mit verschiedenen biologischen Assays, d. h. Proliferation, Lebensfähigkeit, Morphologie, Proteinexpression und Abbildung molekularer Strukturen, und zeigte damit Vorteile gegenüber der herkömmlichen Verwendung von Kulturflaschen. Die Ergebnisse zeigten, dass beide Zelltypen anfällig sind, wenn der gravitationsbedingte Vektor gestört wird, was die Auswirkungen der Mikrogravitation auf die Funktionalität sowohl von Krebs- als auch von gesunden Zellen bestätigt. Insbesondere beobachteten die Autoren die Deaktivierung des Yap-1-Moleküls in Glioblastomzellen und den Umbau des VE-Cadherin-Verbindungsproteins in Endothelzellen. Die Studie unterstützt die Anwendung der vorgeschlagenen biologischen Plattform, um die mechanobiologische Forschung im Weltraum voranzutreiben, und zeigt Perspektiven und Strategien für die Entwicklung der nächsten Generation von molekularen Hirnkrebstherapien auf, einschließlich gezielter Strategien zur Verabreichung von Medikamenten.
Testing 3D printed biological platform for advancing simulated microgravity and space mechanobiology research
Joshua Chou
Eingestellt am: 25.04.2023
[1] https://www.nature.com/articles/s41526-022-00207-6
