Las células madre humanas se consideran una nueva esperanza en el campo de la medicina. En el futuro, se espera que permitan tratar una amplia gama de dolencias como las enfermedades neurodegenerativas. Con LabBag®, los investigadores de Fraunhofer han desarrolladoUn sistema todo en uno en forma de bolsa transparente que proporciona una forma económica, rápida y estéril para que los científicos cultiven, diferencien y congelen células madre. Los modelos celulares producidos pueden usarse para pruebas de toxicidad y desarrollo de fármacos.probó el sistema, los investigadores presentarán un prototipo en la feria MEDICA en Düsseldorf, Alemania, del 13 al 16 de noviembre.
Los científicos de todo el mundo están buscando formas de curar enfermedades usando células madre. Estas células ofrecen el potencial de desarrollar nuevos tipos de terapias y medicamentos. El material de células madre también es la clave para investigar enfermedades de una manera que antes no era posible. Si los investigadorespara lograr resultados significativos y transferibles, debe haber un aumento en el material celular a examinar. Además, los últimos estudios muestran que los modelos de células 3D reflejan las condiciones en el cuerpo humano con mucha más precisión. La generación de estos agregados celulares requierecoloque principalmente en condiciones estériles en soluciones de nutrientes en forma de gota. En el futuro, será posible completar este proceso de forma económica y confiable. Como parte del proyecto LabBag®, el Instituto Fraunhofer de Ingeniería Biomédica IBMT, el Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Superficiesy Thin Films IST, y el Instituto Fraunhofer para Ingeniería de Procesos y Empaque IVV han agrupado su experiencia para desarrollar un trabajo en miniaturaatory en forma de una bolsa de plástico.Dentro de esta bolsa, las células madre pluripotentes inducidas por humanos ver recuadro, en otras palabras, células madre producidas artificialmente, pueden crecer y formar agregados 3D en un ambiente estéril.La industria farmacéutica puede utilizar estas células como sistemas de prueba específicos para pacientes o enfermedades para el desarrollo de fármacos y la investigación de ingredientes activos.
Creación rápida de gotas colgantes sin pipeteo manual
Hasta ahora, los agregados de células madre se han generado utilizando robots alimentadores de pipetas que son caros de comprar y mantener o mediante pipeteo manual que requiere mucho trabajo y tiempo. El pipeteo manual en placas de Petri requiere muchode práctica, y también existe el riesgo de contaminación.
El "laboratorio en una bolsa" desarrollado por los investigadores de Fraunhofer tiene como objetivo reducir los costos de mano de obra y materiales al tiempo que aumenta significativamente el rendimiento celular y la confiabilidad del proceso. Simplemente agitando la bolsa transparente, lleva solo unos segundos producir varios cientos de colgantesgotas de solución nutritiva, prácticamente de forma automática. Las gotas funcionan como miniorreactores en los que se pueden formar agregados celulares.
En primer lugar, la solución nutritiva que contiene las células madre se vierte en la bolsa. La bolsa se gira una vez y luego se devuelve a su posición inicial. Durante este proceso, las gotas permanecen suspendidas en puntos redondos hidrófilos. Las células se hunden en elparte inferior de las gotas, donde se unen y se fusionan para formar un agregado 3D definido. "Hemos recubierto la película de polímero de la bolsa con dos recubrimientos diferentes", explica el Dr. Michael Thomas, gerente de proyecto y científico de Fraunhofer IST, cuyo equipoes responsable del recubrimiento de la película de polímero ". Una capa base hidrófoba y repelente al agua asegura que la solución nutritiva que contiene proteínas fluya sobre la superficie y no se adhiera a ella. Sin embargo, la segunda capa consta de 150 puntos redondos hidrófilos,cada uno con un diámetro de 5 milímetros. La solución se "atrapa" en estos puntos, creando así las gotas ". Para funcionalizar la superficie de la película de una manera tan específica, los investigadores de Braunschweig hacen uso de atmospherProcesos de plasma a presión ic.En este método, el plasma físico se genera en un espacio de gas entre dos electrodos aplicando voltaje alterno.Este plasma se usa para tratar las superficies de una amplia variedad de materiales.
Una de las características sobresalientes de LabBag® es que los modelos celulares resultantes pueden incluso congelarse en la bolsa. A diferencia de la pipeta manual, ya no es necesario transferir material a un recipiente criogénico separado. Cómo optimizar la crioconservación -es decir, la congelación de las células - es competencia de Fraunhofer IBMT. Además, este instituto tiene la responsabilidad dentro del proyecto de cultivar células madre, así como de caracterizar y analizar los agregados 3D ". Nos estamos centrando en el crecimiento de pluripotentes inducidos"células madre iPS, ya que tienen el potencial de convertirse en cualquier célula del cuerpo, así como en cualquier tejido o tipo específico de tejido. A diferencia de las células madre embrionarias, tampoco provocan controversias éticas", dice el Dr.Julia Neubauer, bióloga en Fraunhofer IBMT. Las células madre se especializan en su forma y capacidades para realizar ciertas tareas, y esto hace posible desarrollar medicamentos específicos para el paciente. Dr. Neubauer y su colegasupongo que se están centrando en la diferenciación en células del músculo cardíaco, y en realidad ya han diferenciado las células iPS en células de este tipo con éxito.
Los modelos de células 3D de alta calidad crecen en 72 horas
Cada gota tiene un volumen de aproximadamente 20 microlitros, y el tamaño del modelo de celda 3D es de alrededor de 400 micrómetros. Al variar el diámetro del punto en la superficie de la bolsa, el tamaño de los agregados se puede ajustar para quelograr una expansión específica de la cartera biológica. En la actualidad, la Dra. Neubauer y su equipo necesitan aproximadamente 72 horas para producir agregados en gotitas colgantes. "Describimos nuestro LabBag® como un mini laboratorio GMP, donde" GMP "es la abreviatura de"buenas prácticas de fabricación ", para lo cual cumple con todos los requisitos. La naturaleza cerrada y estéril del sistema hace que el riesgo de contaminación sea muy pequeño. En última instancia, podemos producir mejores modelos celulares para la investigación de drogas y, por lo tanto, evitar experimentos en animales".Neubauer enfatiza. El equipo planea integrar sensores para controlar el proceso.
Fraunhofer IVV en Freising y su laboratorio filial en Dresden fueron responsables de crear la bolsa. Se encargaron de la elección y el desarrollo de los materiales utilizados, incluido el sello, así como del diseño de la bolsa y su tecnología subyacente ".Realizamos muchas pruebas relacionadas con cuestiones como la permeabilidad, la calidad del análisis microscópico, la biocompatibilidad y la resistencia a la temperatura y a los productos químicos. Después de todo eso, decidimos utilizar películas de polímeros. Anteriormente habíamos identificado 15 grupos de polímeros y examinamos ochode estos ", dice el Dr. Cornelia Stramm, científico de Fraunhofer IVV en Freising. Andrea Liebmann, de Fraunhofer IVV en Dresden, agrega:" La lista de requisitos para el LabBag® era muy exigente. Tenía que ser muy transparente y retener adecuadamentesu forma; tenía que ser sellable y apilable; tenía que poder esterilizarse y someterse a congelación criogénica. La bolsa también tenía que ofrecer una operación con una sola mano apertura automática y un buen acceso.Capacidad para el intercambio de soluciones nutritivas.Para satisfacer estos altos requisitos, desarrollamos una plataforma de prueba parcialmente automatizada para producir las bolsas ". Dado que es rentable hacer el LabBag®, representa una alternativa atractiva a los enfoques tradicionales".
Un prototipo de esta bolsa desechable pendiente de patente se presentará del 13 al 16 de noviembre en el stand conjunto de Fraunhofer en la feria MEDICA en Düsseldorf. El mini laboratorio GMP ofrece a la industria farmacéutica, y también a laboratorios más pequeños sin tecnología de sala limpia- la oportunidad de desarrollar modelos celulares de alta calidad para la investigación de drogas sin incurrir en altos costos de inversión.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Fraunhofer-Gesellschaft . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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