Este « Organ-on-a-Chip », con una cámara central y microcanales a ambos lados, permite crear modelos tisulares tridimensionales del cerebro que aceleran los estudios en tiempo real sobre las interacciones celulares, la extravasación y la administración de fármacos. Proporciona un microentorno morfológica y biológicamente realista que reproduce con mayor precisión la realidadin vivo.
General
SynBBB es un dispositivo microfluídico que permite recrear la complejidad del microentorno cerebral in vivo mediante la reproducción de un corte histológico de células del tejido cerebral que se comunican con células endoteliales a través de la barrera hematoencefálica (BHE). Las interacciones entre las células del tejido cerebral y las células endoteliales se pueden observar fácilmente en el modelo SynBBB mediante análisis bioquímicos o eléctricos.
SynBBB es el único modelo in vitro de la barrera hematoencefálica que permite:
- una tensión de cizallamiento hemodinámica precisa in vivo
- observación en tiempo real del transporte de fármacos y de la funcionalidad celular y de las barreras
- compatibilidad con instrumentos analíticos estándar
- un protocolo fiable y fácil de usar
Además, la opción IMN2 TEER disponible con este modelo permite medir con precisión la resistencia eléctrica, lo que ofrece un método no invasivo para la monitorización en tiempo real de las uniones estrechas. De hecho, la formación de uniones estrechas entre las células (por ejemplo, la barrera hematoencefálica) puede evaluarse midiendo los cambios en la resistencia eléctrica en el espacio intercelular entre las células. El analizador de impedancia celular « SynVivo », utilizado en combinación con el dispositivo SynBBB TEER, mide la impedancia eléctrica (resistencia).
Paquete de inicio: para pedir solo el chip, consulta nuestras páginas específicas sobre lineales y radiales (ref. SY-102005, SY-102015, SY-108011).
Contenido
12 chips SynBBB (a elegir entre chips de cocultivo IMN2 radial, IMN2 lineal o IMN2 radial-TEER)
1 dispositivo neumático de cebado (necesario para cebar los tubos y eliminar el aire)
1 distribuidor (permite conectar varios dispositivos)
1 tubo Tygon de 0,02" de diámetro interior x 0,06" de diámetro exterior (100 pies)
25 abrazaderas para diapositivas
50 agujas de punta roma
50 jeringas de 1 ml con punta « Luer-Lok®»
Se necesita 1 analizador de impedancia para las mediciones de TEER con SynBBB (solo en el kit de TEER IMN2)
20 electrodos (solo en el kit IMN2 TEER)
Este kit no incluye la bomba de aire necesaria para establecer la interfaz aire-líquido.
Especificaciones
Esquemas de los dispositivos utilizados para desarrollar el modelo de la barrera hematoencefálica (BHE). La cámara apical (canales externos) se utiliza para el cultivo de células vasculares (células endoteliales), mientras que la cámara basolateral (cámara central) se utiliza para el cultivo de células del tejido cerebral (astrocitos, pericitos o neuronas). La arquitectura porosa permite la comunicación entre las células vasculares y las tisulares. Ancho del canal exterior (OC), ancho de recorrido (T), separación entre ranuras (SS) y ancho de ranura (WS).
| IMN2 radial |
IMN2 TEER |
IMN2 lineal |
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Canal exterior (OC): 200 µm
Cámara de tejido (roja): 1,8 mm de diámetro
Distancia entre ranuras (SS): 50 μm
Ancho de la rendija (WS): 3 µm
Recorrido (T): 50 μm
Profundidad de corte: 100 μm
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Canal exterior (OC): 200 µm
Cámara de tejido (roja): 1,8 mm de diámetro
Distancia entre ranuras (SS): 50 μm
Ancho de la rendija (WS): 3 µm
Recorrido (T): 50 μm
Profundidad de corte: 100 μm
con capacidad de impedancia
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Ancho de los canales: 200-500-200 µm
Cámara de tejido (roja): 1,8 mm de diámetro
Distancia entre ranuras (SS): 50 μm
Ancho de la rendija (WS): 3 µm
Recorrido: 50 μm
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Aplicaciones
Se han desarrollado numerosos protocolos de cocultivo para establecer monocapas vasculares auténticas en comunicación con células tisulares. Las células humanas cultivadas en estos chips conservan un fenotipo biológico similar al que se observa en los tejidos reales. Investigadores de prestigio han validado que las células cultivadas en estos chips reflejan con mayor precisión el comportamiento celular observado in vivo, en comparación con las células cultivadas mediante técnicas de cultivo convencionales.
Las plataformas microfluídicas disponibles pueden utilizarse para estudiar la adhesión de células o partículas y las interacciones entre células o entre células y fármacos, y han sido ampliamente validadas en aplicaciones de neurociencia, oncología, inflamación y toxicología.
A diferencia de los ensayos en placas de microplacas realizados en condiciones estáticas, estos chips reproducen las condiciones dinámicas reales necesarias para evaluar las interacciones célula-fármaco y célula-célula, lo que proporciona una plataformain vitroprecisa para estudiar y dilucidar los mecanismos de éxito y fracaso. En comparación con los estudiosin vivoen animales, permiten la visualización y el análisis en tiempo real del ensayo en un entorno controlado.
En condiciones fisiológicas de flujo de fluidos, sería posible estudiar las interacciones durante:
- Inflamación (leucocitos-endotelio),
- Desarrollo del cáncer (tumor-endotelio),
- Trombosis (plaquetas-endotelio),
- Infección (microbiana-endotelial)
Modelos 3D del cáncer
Se puede crear una plataforma de ensayo microfluídico 3D basada en células para realizar evaluaciones cuantitativas en un microambiente tumoral fisiológicamente realista. El sistema permite la visualización y el análisis en tiempo real de las interacciones célula-célula y célula-fármaco, lo que abarca: (a) el transporte a través de las paredes vasculares, y (b) la administración a los tumores. Hay muchas áreas de la investigación oncológica que pueden beneficiarse del uso de estos modelos. Entre ellas se incluyen: (1) la investigación básica para comprender el microambiente tumoral (viabilidad celular, proliferación, invasión e interacciones entre el tumor y el estroma, así como entre el tumor y el endotelio); y (2) el cribado de fármacos para evaluar su eficacia, toxicidad y penetración.
Los chips con el diseño 1 permiten estudiar la metástasis del cáncer. Se trata de un proceso de varias etapas que comienza cuando las células cancerosas abandonan el lugar original del tumor y migran a partes distantes del cuerpo a través del torrente sanguíneo o del sistema linfático. Este proceso implica pasos complejos, entre los que se incluyen la ruptura de la matriz extracelular por parte de las células tumorales metastásicas, el escape al sistema circulatorio, la adhesión a la pared vascular en lugares remotos, seguida de la migración o invasión del tejido y la posterior proliferación.
Los chips con el diseño 2 son adecuados para el cribado de fármacos. Los fármacos o los sistemas de administración (nanopartículas, polímeros, liposomas, etc.) pueden inyectarse a través del canal vascular o directamente en la cámara tumoral, tanto en condiciones estáticas como con flujo de líquido fisiológico, y sus respuestas pueden observarse en tiempo real, imitando las condiciones in vivo.
Manual técnico del modelo 3D del cáncer
Modelo de la barrera hematoencefálica
El modelo 3D de la barrera hematoencefálica (BHE) recrea el microambientein vivoal imitar la histología de las células del tejido cerebral que se comunican con las células endoteliales a través de la BHE. Las uniones estrechas de las células endoteliales inducidas por el esfuerzo cortante, que no se pueden lograr en el modelo Transwell®, se consiguen fácilmente en este modelo mediante un flujo de líquido fisiológico. Las interacciones entre las células del tejido cerebral y las células endoteliales se visualizan fácilmente en este ensayo. Los modelos Transwell no permiten la visualización en tiempo real de estas interacciones celulares, que son fundamentales para comprender el microambiente de la BHE.
El chip con diseño 1 —opción A (barrera con ranura)— es una plataforma muy versátil para el estudio de:
- Proteínas de las uniones estrechas: Determinar los niveles de las proteínas de las uniones estrechas, concretamente la zonula occludens, las claudinas y las ocludinas, que regulan la barrera hematoencefálica.
- Proteínas transportadoras: Analizar la funcionalidad de las proteínas transportadoras (por ejemplo, la Pgp) en la barrera hematoencefálica (BHE) normal y disfuncional.
- Permeabilidad de los fármacos: Evaluar en tiempo real la permeabilidad de los fármacos y las moléculas pequeñas a través del endotelio de la barrera hematoencefálica.
- Inflamación: Comprender los mecanismos subyacentes de las respuestas inflamatorias en la regulación de la barrera hematoencefálica.
- Migración celular: Visualiza y cuantifica en tiempo real la migración de las células inmunitarias a través de la barrera hematoencefálica.
- Cambios omicos: Realizar análisis genómicos, proteómicos y metabólicos de la barrera hematoencefálica (BHE) normal y disfuncional.
- Neurotoxicidad: Analizar los efectos tóxicos de los agentes químicos, biológicos y físicos sobre las células de la barrera hematoencefálica.
- Neurooncología: Investigar los efectos de las células tumorales sobre la barrera hematoencefálica.
Manual técnico del modelo 3D de la barrera hematoencefálica
Modelo toxicológico
Los modelos in vitro actuales utilizan monocapas bidimensionales o agregados tridimensionales de células en condiciones estáticas para estudiar la toxicidad de los fármacos. Estos modelos no logran reproducir las características fisiológicas in vivo, como el tamaño morfológico, el flujo sanguíneo fisiológico y la composición celular (biológica) de los órganos específicos que se están investigando. Otros modelos microfluídicos emplean una arquitectura de dos compartimentos, de tipo «arriba-abajo», basada en membranas, lo que limita de forma inherente características clave deseadas, como la visualización en tiempo real y la capacidad de analizar simultáneamente cultivos multicelulares.
El chip con los diseños 1 y 2 —opción A (barrera con ranura)— es el único modelo toxicológico 3D disponible en el mercado que cuenta con monitorización óptica en tiempo real, una arquitectura multicompartimental y multicelular, y un bajo consumo de reactivos. Otras ventajas de esta plataforma son:
- Condiciones morfológicas, fluídicas y celulares tridimensionales fisiológicamente realistas
- Plataforma universal con una arquitectura específica para el órgano deseado
- Reducción significativa de costes y tiempo
- Protocolos fiables y fáciles de usar
- Compatible con instrumentos analíticos estándar para ensayos tanto «on-chip» como «off-chip», incluidas las metodologías ómicas para la biología de sistemas y el análisis bioinformático.
Manual técnico del modelo toxicológico
Modelo de inflamación (ensayo de rodadura, adhesión y migración)
El modelo se ha desarrollado para estudiar toda la vía inflamatoria en un entorno realista y dinámico. Mediante la creación de un cocultivo celular y una luz formada por células endoteliales, la plataforma reproduce un modelo fisiológicamente realista que incluye el flujo y el esfuerzo cortante. El chip permite el seguimiento en tiempo real de los procesos de rodadura, adhesión y migración.
Con el Diseño 1 o 2 —opción B (barrera de pilares)—,se puede crear el modelo de inflamación que proporciona un entorno de ensayo realista que incluye:
- Esfuerzo de cizallamiento fisiológico en un entorno microvascular
- Morfología vascular similar a la in vivo con una luz totalmente cerrada
- Capacidad de cocultivo para interacciones célula-célula
- Datos cuantitativos en tiempo real sobre el desplazamiento, la adhesión y la migración obtenidos en un único experimento
Manual técnico del modelo de inflamación
Documentación
?Manual técnico de SynBBB
?Manual técnico de SynBBB TEER
?SynVivo Folleto del kit de inicio
?Folleto de Synvivo
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Brown, T. D., Nowak, M., Bayles, A. V., Prabhakarpandian, B., Karande, P., Lahann, J., ... y Mitragotri, S. (2019). Un modelo microfluídico del cerebro humano (μHuB) para la evaluación de la barrera hematoencefálica.Bioengineering & translational medicine,4(2), e10126. https://doi.org/10.1002/btm2.10126
Tang, Y., Soroush, F., Sun, S., Liverani, E., Langston, J. C., Yang, Q., ... y Kiani, M. F. (2018). La inhibición de la proteína quinasa C-delta protege la barrera hematoencefálica del daño vascular inducido por la sepsis.Journal of neuroinflammation,15(1), 1-12. https://doi.org/10.1186/s12974-018-1342-y
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Deosarkar, S. P., Prabhakarpandian, B., Wang, B., Sheffield, J. B., Krynska, B. y Kiani, M. F. (2015). Una novedosa barrera hematoencefálica neonatal dinámica en un chip.PloS one,10(11), e0142725. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0142725
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