Questo "Organ-on-a-Chip ", dotato di una camera centrale affiancata da microcanali, consente di creare modelli tissutali tridimensionali del cervello che accelerano gli studi in tempo reale sulle interazioni cellulari, lo stravaso e la somministrazione di farmaci. Esso offre un microambiente morfologicamente e biologicamente realistico che riproduce in modo più accurato la realtàin vivo.
Generale
SynBBB è un dispositivo microfluidico che consente di ricreare la complessità del microambiente cerebrale in vivo, riproducendo una sezione istologica di cellule del tessuto cerebrale in comunicazione con le cellule endoteliali attraverso la barriera emato-encefalica (BBB). Le interazioni tra le cellule del tessuto cerebrale e le cellule endoteliali sono facilmente osservabili nel modello SynBBB tramite analisi biochimiche o elettriche.
SynBBB è l'unico modello in vitro della barriera emato-encefalica (BBB) che consente di:
- uno stress di taglio emodinamico preciso in vivo
- osservazione in tempo reale del trasporto dei farmaci e della funzionalità cellulare e delle barriere
- compatibilità con gli strumenti analitici standard
- un protocollo affidabile e di facile utilizzo
Inoltre, l’opzione IMN2 TEER disponibile con questo modello consente di misurare con precisione la resistenza elettrica, fornendo un metodo non invasivo per il monitoraggio in tempo reale delle giunzioni strette. Infatti, la formazione di giunzioni strette tra le cellule (ad esempio la barriera emato-encefalica) può essere valutata misurando le variazioni della resistenza elettrica nello spazio intercellulare tra le cellule. L’analizzatore di impedenza cellulare SynVivo , utilizzato in combinazione con il dispositivo SynBBB TEER, misura l’impedenza elettrica (resistenza).
Starter Pack - Per ordinare esclusivamente l'chip , consulta le nostre pagine dedicate a lineari e radiali (codici SY-102005, SY-102015, SY-108011).
Contenuto
12x SynBBB chip (a scelta tra chip di cocultura IMN2 radiale, IMN2 lineare o IMN2 radiale-TEER)
1 dispositivo di adescamento pneumatico (necessario per l'adescamento dell'tubo e al fine di eliminare l'aria)
1x collettore (consente l'utilizzo di più dispositivi)
1 pezzo di Tygon tubo , diametro interno 0,02" x diametro esterno 0,06" (100 piedi)
25 morsetti per diapositive
50 aghi a punta smussata
50 siringhe da 1 mL con punta L Luer-Lok®
1 analizzatore di impedenza necessario per le misurazioni TEER con SynBBB (solo nel kit TEER IMN2)
20 elettrodi (solo nel kit IMN2 TEER)
Questo kit non include la pompa ad aria necessaria per creare l'interfaccia aria-liquido.
Specifiche
Schemi dei dispositivi utilizzati per sviluppare il modello della barriera emato-encefalica (BBB). La camera apicale (canali esterni) è destinata alla coltura delle cellule vascolari (cellule endoteliali), mentre la camera basolaterale (camera centrale) è destinata alla coltura delle cellule del tessuto cerebrale (astrociti, periciti o neuroni). L’architettura porosa consente la comunicazione tra le cellule vascolari e quelle tissutali. Larghezza dell’ canale e esterna (OC), larghezza di passaggio (T), distanza tra le fessure (SS), larghezza delle fessure (WS).
| IMN2 radiale |
IMN2 TEER |
IMN2 lineare |
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canale e esterna (OC): 200 µm
Camera per il tessuto (rossa): diametro 1,8 mm
Distanza tra le fessure (SS): 50 μm
Larghezza della fessura (WS): 3 µm
Corsa (T): 50 μm
Chip profondità: 100 μm
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canale e esterna (OC): 200 µm
Camera per il tessuto (rossa): diametro 1,8 mm
Distanza tra le fessure (SS): 50 μm
Larghezza della fessura (WS): 3 µm
Corsa (T): 50 μm
Chip profondità: 100 μm
con capacità di impedenza
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Larghezza dei canali: 200-500-200 µm
Camera per il tessuto (rossa): diametro 1,8 mm
Distanza tra le fessure (SS): 50 μm
Larghezza della fessura (WS): 3 µm
Corsa: 50 μm
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Applicazioni
Sono stati sviluppati numerosi protocolli di cocultura per ottenere veri e propri monostrati vascolari in comunicazione con le cellule tissutali. Le cellule umane coltivate in questi chip mantengono un fenotipo biologico simile a quello riscontrabile nei tessuti reali. Ricercatori di spicco hanno confermato che le cellule coltivate in questi chip riflettono in modo più accurato il comportamento cellulare osservabile in vivorispetto alle cellule coltivate con tecniche di coltura convenzionali.
Le piattaforme microfluidiche disponibili possono essere utilizzate per studiare l'adesione di cellule e particelle e le interazioni cellula-cellula o cellula-farmaco, e sono state ampiamente validate in applicazioni nei campi delle neuroscienze, dell'oncologia, dell'infiammazione e della tossicologia.
A differenza dei test su piastre multipozzetto eseguiti in condizioni statiche, questi chip riproducono le condizioni dinamiche realistiche necessarie per la valutazione delle interazioni cellula-farmaco e cellula-cellula, fornendo così una piattaformain vitroaccurata per studiare e chiarire i meccanismi di successo e di fallimento. Rispetto agli studiin vivosugli animali, consentono la visualizzazione e l’analisi in tempo reale del test in un ambiente controllato.
In condizioni fisiologiche di flusso fluido , sarebbe possibile studiare le interazioni durante:
- Infiammazione (leucociti-endotelio),
- Sviluppo del cancro (tumore-endotelio),
- Trombosi (piastrine-endotelio),
- Infezione (microbica-endoteliale)
Modelli 3D del cancro
È possibile creare una piattaforma di analisi microfluidica 3D basata sulle cellule per valutazioni quantitative in un microambiente tumorale fisiologicamente realistico. Il sistema consente la visualizzazione e l’analisi in tempo reale delle interazioni cellula-cellula e cellula-farmaco, che comprendono (a) il trasporto attraverso le pareti vascolari e (b) il rilascio ai tumori. Sono numerosi i settori della ricerca oncologica che possono trarre vantaggio dall’utilizzo di questi modelli. Tra questi figurano: (1) la ricerca di base volta alla comprensione del microambiente tumorale (vitalità cellulare, proliferazione, invasione e interazioni tra tumore e stroma e tra tumore ed endotelio); e (2) lo screening dei farmaci per valutarne l’efficacia, la tossicità e la penetrazione.
I chip con il Design 1 consentono di studiare le metastasi tumorali. Si tratta di un processo articolato in più fasi che ha inizio quando le cellule tumorali lasciano la sede originaria del tumore e migrano verso parti distanti dell’organismo attraverso il flusso sanguigno o il sistema linfatico. Questo processo comporta fasi complesse, tra cui la rottura della matrice extracellulare da parte delle cellule tumorali metastatiche, la fuga nel sistema circolatorio, l’adesione alla parete vascolare in sedi remote, seguita dalla migrazione/invasione nel tessuto e dalla successiva proliferazione.
I chip con Design 2 sono adatti allo screening farmacologico. I farmaci o i sistemi di somministrazione (nanoparticelle, polimeri, liposomi, ecc.) possono essere iniettati tramite l’ canale e vascolare o direttamente nella camera tumorale, sia in condizioni di flusso statico che fisiologico fluido , e le loro risposte possono essere osservate in tempo reale, simulando le condizioni in vivo.
Manuale tecnico del modello 3D del cancro
Modello della barriera emato-encefalica
Il modello 3D della barriera emato-encefalica (BBB) ricrea il microambientein vivoriproducendo l’istologia delle cellule del tessuto cerebrale in comunicazione con le cellule endoteliali attraverso la BBB. Le giunzioni strette delle cellule endoteliali indotte dallo sforzo di taglio, che non possono essere ottenute nel modello Transwell®, sono facilmente realizzabili in questo modello utilizzando un flusso fisiologico fluido . Le interazioni tra le cellule del tessuto cerebrale e le cellule endoteliali sono facilmente visualizzabili in questo test. I modelli Transwell non consentono la visualizzazione in tempo reale di queste interazioni cellulari, fondamentali per la comprensione del microambiente della BBB.
L'Chip , modello 1 - opzione A (barriera a fessura), è una piattaforma estremamente versatile per lo studio di:
- Proteine delle giunzioni strette: determinare i livelli delle proteine delle giunzioni strette, ovvero zonula occludens, claudine e occludine, che regolano la barriera emato-encefalica (BBB).
- Proteine trasportatrici: analizzare la funzionalità delle proteine trasportatrici (ad es. Pgp) nella barriera emato-encefalica (BBB) normale e disfunzionale.
- Permeabilità dei farmaci: valutare in tempo reale la permeabilità dei farmaci e delle piccole molecole attraverso l'endotelio della barriera emato-encefalica (BBB).
- Infiammazione: comprendere i meccanismi alla base delle risposte infiammatorie nella regolazione della barriera emato-encefalica.
- Migrazione cellulare: visualizzazione e quantificazione in tempo reale della migrazione delle cellule immunitarie attraverso la barriera emato-encefalica.
- Modifiche omiche: eseguire analisi genomiche, proteomiche e metaboliche sulla barriera emato-encefalica (BBB) normale e disfunzionale.
- Neurotossicità: analizzare gli effetti tossici di agenti chimici, biologici e fisici sulle cellule della barriera emato-encefalica.
- Neuro-oncologia: studiare gli effetti delle cellule tumorali sulla barriera emato-encefalica.
Manuale tecnico del modello 3D della barriera emato-encefalica
Modello tossicologico
Gli attuali modelli in vitro utilizzano monostrati bidimensionali o aggregati tridimensionali di cellule in condizioni statiche per lo studio della tossicità dei farmaci. Questi modelli non riescono a riprodurre le caratteristiche fisiologiche in vivo, quali le dimensioni morfologiche, il flusso sanguigno fisiologico e la composizione cellulare (biologica) degli specifici organi oggetto di studio. Altri modelli microfluidici impiegano un’architettura a due compartimenti (top-bottom) basata su una membrana, che limita intrinsecamente caratteristiche chiave desiderate quali la visualizzazione in tempo reale e la capacità di analizzare simultaneamente colture multicellulari.
L’ chip , con i modelli 1 e 2 – opzione A (barriera a fessura), è l’unico modello tossicologico 3D disponibile in commercio dotato di monitoraggio ottico in tempo reale, architettura multicompartimentale e multicellulare e che richiede un basso consumo di reagenti. Altri vantaggi di questa piattaforma sono:
- Condizioni morfologiche, fluidodinamiche e cellulari tridimensionali fisiologicamente realistiche
- Piattaforma universale con architettura specifica per l'organo desiderato
- Una significativa riduzione dei costi e dei tempi
- Protocolli affidabili e di facile utilizzo
- Compatibile con gli strumenti analitici standard sia per analisi on- chip he che off- chip he, comprese le metodologie omiche per la biologia dei sistemi e l’analisi bioinformatica
Manuale tecnico del modello tossicologico
Modello di infiammazione (test di rotolamento, adesione e migrazione)
Il modello è stato sviluppato per studiare l’intero percorso infiammatorio in un ambiente realistico e dinamico. Attraverso la creazione di una cocultura cellulare e di un lume di cellule endoteliali, la piattaforma riproduce un modello fisiologicamente realistico che include flusso e sforzo di taglio. L'chip e consente il monitoraggio in tempo reale dei processi di rotolamento, adesione e migrazione.
Con il Design 1 o 2 - opzione B (barriera a pilastri)è possibile creare il modello infiammatorio che offre un ambiente di test realistico, comprendente:
- Sforzo di taglio fisiologico all’interno di un ambiente microvascolare
- Morfologia vascolare simile a quella in vivo con lume completamente chiuso
- Capacità di cocultura per le interazioni cellula-cellula
- Dati quantitativi in tempo reale relativi al rotolamento, all’adesione e alla migrazione, ottenuti da un unico esperimento
Manuale tecnico sul modello di infiammazione
Documentazione
?Manuale tecnico di SynBBB
?Manuale tecnico SynBBB TEER
?SynVivo kit iniziale opuscolo
?Brochure Synvivo
Huang, J., Li, Y. B., Charlebois, C., Nguyen, T., Liu, Z., Bloemberg, D., ... & Jezierski, A. (2022). Applicazione dei modelli della barriera emato-encefalica nella valutazione preclinica delle immunoterapie basate su CAR-T mirate al glioblastoma. Fluidi e barriere del sistema nervoso centrale, 19(1), 1-15. https://doi.org/10.1186/s12987-022-00342-y
Brown, T. D., Nowak, M., Bayles, A. V., Prabhakarpandian, B., Karande, P., Lahann, J., ... & Mitragotri, S. (2019). Un modello microfluidico del cervello umano (μHuB) per la valutazione della barriera emato-encefalica.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., ... & Kiani, M. F. (2018). L’inibizione della proteina chinasi C-delta protegge la barriera emato-encefalica dal danno vascolare indotto dalla sepsi.Journal of neuroinflammation,15(1), 1-12. https://doi.org/10.1186/s12974-018-1342-y
Terrell-Hall, T. B., Ammer, A. G., Griffith, J. I. e Lockman, P. R. (2017). Permeabilità in un nuovo modello microfluidico della barriera emato-tumorale.Fluids and Barriers of the CNS,14(1), 1-10. https://doi.org/10.1186/s12987-017-0050-9
Deosarkar, S. P., Prabhakarpandian, B., Wang, B., Sheffield, J. B., Krynska, B. e Kiani, M. F. (2015). Una nuova barriera emato-encefalica neonatale dinamica su un chip.PloS one,10(11), e0142725. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0142725
Prabhakarpandian, B., Shen, M. C., Nichols, J. B., Mills, I. R., Sidoryk-Wegrzynowicz, M., Aschner, M. e Pant, K. (2013). SyM-BBB: un modello microfluidico della barriera emato-encefalica. Lab on a Chip, 13(6), 1093-1101. https://doi.org/10.1039/C2LC41208J
