Dit organ-on-a-chip met centrale kamer en geflankeerde microkanalen maakt het mogelijk om 3D-weefselmodellen van de hersenen te creëren die realtime studies van cellulaire interacties, extravasatie en medicijnafgifte versnellen. Het biedt een morfologisch en biologisch realistisch micro-milieu dat de in vivo realiteit nauwkeuriger weergeeft.
Algemeen
SynBBB is een microfluïdica-chip waarmee je de complexiteit van de in vivo micro-omgeving van het brein nabootst. Dit gebeurt door een histologische coupe van hersenweefselcellen in verbinding te brengen met endotheelcellen via de bloed-hersenbarrière (BBB). Interacties tussen hersenweefselcellen en endotheelcellen zijn eenvoudig te observeren in het SynBBB-model via biochemische of elektrische analyse.
SynBBB is het enige in vitro model van de BBB dat het volgende mogelijk maakt:
- een precise hemodynamische afschuifspanning in vivo
- real-time observatie van geneesmiddeltransport, cel- en barrièrefunctionaliteit
- compatibiliteit met standaard analytische instrumenten
- een robuust en eenvoudig te gebruiken protocol
Daarnaast kun je met de IMN2 TEER-optie die beschikbaar is voor dit model de elektrische weerstand nauwkeurig meten. Dit biedt een niet-invasieve methode voor real-time monitoring van tight junctions. De vorming van tight junctions tussen cellen (zoals bij de bloed-hersenbarrière) kan namelijk worden beoordeeld door veranderingen in de elektrische weerstand in de intercellulaire ruimte tussen cellen te meten. De SynVivo Cell Impedance Analyzer, gebruikt in combinatie met het SynBBB TEER-apparaat, meet de elektrische impedantie (weerstand).
Starterspakket - Om alleen de chip te bestellen, bekijk onze speciale pagina's voor lineaire en radiale ontwerpen (ref SY-102005, SY-102015, SY-108011).
Inhoud
12x SynBBB-chip (keuze uit IMN2 radiaal, IMN2 lineair of IMN2 radiaal-TEER co-cultuurchips)
1x Pneumatisch vulsysteem (vereist voor het vullen van slangen om lucht te verwijderen)
1x manifold (maakt gebruik van meerdere chips mogelijk)
1x Tygon slang 0,02" ID x 0,06" OD (100 ft)
25x schuifklemmen
50x naalden met botte punt
50x 1 mL spuiten met Luer-Lok®-aansluiting
1x Impendence Analyzer vereist voor SynBBB TEER-metingen (Alleen in IMN2 TEER-kit)
20x Elektroden (Alleen in IMN2 TEER-kit)
Deze kit bevat geen luchtpomp die nodig is voor de lucht-vloeistofscheiding.
Specificaties

Schema's van de apparaten die worden gebruikt om het BBB-model te ontwikkelen. Apicale kamer (buitenste kanalen) is voor kweek van vasculaire (endotheel) cellen terwijl basolaterale kamer (centrale kamer) is voor kweek van hersenweefselcellen (astrocyten, pericyten of neuronen). Poreuze architectuur maakt communicatie mogelijk tussen de vasculaire en weefselcellen. Breedte buitenste kanaal (OC), verplaatsingsbreedte (T), spleetafstand (SS), spleetbreedte (WS).
| IMN2 radiaal |
IMN2 TEER |
IMN2 lineair |
 |
 |
 |
|
Buitenste kanaal (OC): 200 µm
Weefselkamer (rood): 1,8 mm diameter
Spleetafstand (SS): 50 μm
Spleetbreedte (WS): 3 µm
Verplaatsing (T): 50 µm
Chipdiepte: 100 μm
|
Buitenste kanaal (OC): 200 µm
Weefselkamer (rood): 1,8 mm diameter
Spleetafstand (SS): 50 μm
Spleetbreedte (WS): 3 µm
Verplaatsing (T): 50 µm
Chipdiepte: 100 μm
met impedantiemogelijkheid
|
Kanaalbreedte: 200-500-200 µm
Weefselkamer (rood): 1,8 mm diameter
Spleetafstand (SS): 50 μm
Spleetbreedte (WS): 3 µm
Verplaatsing: 50 μm
|
Toepassingen
Veel co-cultuurprotocollen zijn ontwikkeld om echte vasculaire monolagen op te zetten in communicatie met weefselcellen. Menselijke cellen gekweekt in deze chips behouden een biologisch fenotype dat vergelijkbaar is met dat in echte weefsels. Toonaangevende onderzoekers hebben gevalideerd dat cellen gekweekt in deze chips het celgedrag in vivo nauwkeuriger weergeven in vergelijking met cellen gekweekt met conventionele kweektechnieken.
De beschikbare microfluïdica-platforms kunnen worden gebruikt om cel-/deeltjesadhesie en cel-cel- of cel-geneesmiddelinteracties te bestuderen en zijn uitgebreid gevalideerd voor toepassingen in de neurowetenschappen, oncologie, ontsteking en toxicologie.
In tegenstelling tot well-plate tests onder statische condities, reproduceren deze chips realistische dynamische condities voor de beoordeling van cel-geneesmiddel en cel-cel interacties, wat een nauwkeurig in vitro platform biedt om de mechanismen van succes en falen te bestuderen en te ontrafelen. Vergeleken met in vivo dierproeven maken ze real-time visualisatie en analyse van de assay mogelijk in een gecontroleerde omgeving.
Onder fysiologische vloeistofstroomcondities kun je de interacties bestuderen tijdens:
- Ontsteking (leukocyt-endotheel),
- Kankerontwikkeling (tumor-endotheel),
- Trombose (plaatje-endotheel),
- Infectie (microbieel-endotheel)
3D-kankermodellen
Je kunt een microfluïdisch 3D cel-gebaseerd assay platform creëren voor kwantitatieve analyses in een fysiologisch realistische tumormicro-omgeving. Het systeem maakt real-time visualisatie en analyse mogelijk van cel-cel en cel-geneesmiddel interacties, waaronder (a) transport door de vaatwanden, en (b) afgifte aan de tumoren. Veel gebieden van oncologisch onderzoek profiteren van deze modellen. Denk aan (1) fundamenteel onderzoek naar de tumormicro-omgeving (celvitaliteit, proliferatie, invasie en tumor-stroma en tumor-endotheel interacties); en (2) geneesmiddelenscreening op werkzaamheid, toxiciteit en penetratie.
Chips met Ontwerp 1 maken het mogelijk om kankermetastase te bestuderen. Dit is een proces in meerdere stappen dat begint wanneer kankercellen de oorspronkelijke tumorlocatie verlaten en via de bloedbaan of het lymfestelsel naar andere delen van het lichaam migreren. Dit proces omvat complexe stappen, waaronder het afbreken van de extracellulaire matrix door de gemetastaseerde kankercellen, ontsnapping in de bloedsomloop, adhesie aan de vaatwand op locaties op afstand, gevolgd door migratie/invasie in weefsel en daaropvolgende proliferatie.
Chips met Ontwerp 2 zijn geschikt voor geneesmiddelenscreening. Geneesmiddelen of afgiftesystemen (nanodeeltjes, polymeren, liposomen, etc.) kunnen worden geïnjecteerd via het vaatkanaal of direct in de tumorkamer onder zowel statische als fysiologische vloeistofstroomcondities. Hun reacties zijn real-time te observeren als nabootsing van de in vivo condities.


Technische handleiding 3D-kankermodel
Bloed-hersenbarrière model
Het BBB 3D-model recreëert de in vivo micro-omgeving door de histologie na te bootsen van hersenweefselcellen die communiceren met endotheelcellen over de BBB. Door shear geïnduceerde tight junctions van endotheelcellen, die niet haalbaar zijn in het Transwell® model, zijn eenvoudig te bereiken in dit model met behulp van een fysiologische vloeistofstroom. Interacties tussen hersenweefselcellen en endotheelcellen zijn direct zichtbaar in deze assay. Transwell-modellen staan geen real-time visualisatie toe van deze cellulaire interacties, die cruciaal zijn voor het begrijpen van de BBB micro-omgeving.
De chip met Ontwerp 1 - optie A (spleetbarrière) is een veelzijdig platform voor onderzoek naar:
- Tight junction-eiwitten: Bepaal de niveaus van tight junction-eiwitten, namelijk zonula occludens, claudines en occludines die de BBB reguleren.
- Transporter-eiwitten: Analyseer de functionaliteit van transporter-eiwitten (bijv. Pgp) in een normale en disfunctionele BBB.
- Geneesmiddeldoorlaatbaarheid: Evalueer de real-time doorlaatbaarheid van therapeutische middelen en kleine moleculen door het endotheel van de BBB.
- Ontsteking: Begrijp de onderliggende mechanismen van ontstekingsreacties op de regulatie van de BBB.
- Celmigratie: Visualiseer en kwantificeer real-time de migratie van immuuncellen door de BBB.
- Omische veranderingen: Voer genomische, proteomische en metabole analyses uit op een normale en disfunctionele BBB.
- Neurotoxiciteit: Analyseer de toxische effecten van chemische, biologische en fysische agentia op de cellen van de BBB.
- Neuro-oncologie: Onderzoek de effecten van tumocellend op de BBB.


Technische handleiding 3D BBB-model
Toxicologiemodel
Huidige in vitro modellen gebruiken 2D-monolagen of 3D-celaggregaten onder statische omstandigheden om geneesmiddeltoxiciteit te onderzoeken. Deze modellen reproduceren fysiologische in vivo kenmerken niet, zoals morfologische grootte, fysiologische bloedstroom en de cellulaire samenstelling van de onderzochte organen. Andere microfluïdische modellen gebruiken een op membranen gebaseerde architectuur met twee compartimenten (boven en onder). Dit beperkt belangrijke gewenste functies, zoals real-time visualisatie en de mogelijkheid om multicellulaire kweken gelijktijdig te analyseren.
De chip met Design 1 en 2 - optie A (spleetbarrière) is het enige commercieel verkrijgbare 3D-toxicologiemodel met real-time optische monitoring, een multicellulaire architectuur met meerdere compartimenten en een lage reagentia-behoefte. Andere voordelen van dit platform zijn:
- Fysiologisch realistische morfologische, fluïdische en 3D-celomstandigheden
- Universeel platform met een architectuur specifiek voor het gewenste orgaan
- Aanzienlijke reductie in kosten en tijd
- Robuuste en eenvoudig te gebruiken protocollen
- Compatibel met standaard analytische instrumenten voor assays op de chip en buiten de chip, inclusief omics-methodologieën voor systeembiologie en bioinformatische analyse


Technische handleiding toxicologiemodel
Ontstekingsmodel (rolling-, adhesie- en migratie-assay)
Het model is ontwikkeld om de volledige ontstekingscascade te bestuderen in een realistische en dynamische omgeving. Door een cel-co-cultuur en een lumen van endotheliale cellen te creëren, simuleert het platform een fysiologisch realistisch model inclusief stroming en afschuiving. De chip maakt real-time tracking van rolling-, adhesie- en migratieprocessen mogelijk.
Met Design 1 of 2 - optie B (pijlerbarrière) creëert u het ontstekingsmodel dat een realistische testomgeving biedt, waaronder:
- Fysiologische afschuifspanning binnen een microvasculaire omgeving
- In vivo-achtige vasculaire morfologie met volledig omsloten lumen
- Co-cultuurmogelijkheid voor cel-celinteracties
- Kwantitatieve real-time data voor rolling, adhesie en migratie uit één enkel experiment


Technische handleiding ontstekingsmodel
Documentatie
?Technische handleiding SynBBB
?Technische handleiding SynBBB TEER
?SynVivo starter kit brochure
?SynVivo brochure
Huang, J., Li, Y. B., Charlebois, C., Nguyen, T., Liu, Z., Bloemberg, D., ... & Jezierski, A. (2022). Application of blood brain barrier models in pre-clinical assessment of glioblastoma-targeting CAR-T based immunotherapies. Fluids and Barriers of the CNS, 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). A microfluidic model of human brain (μHuB) for assessment of blood brain barrier. 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). Protein kinase C-delta inhibition protects blood-brain barrier from sepsis-induced vascular damage. 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., & Lockman, P. R. (2017). Permeability across a novel microfluidic blood-tumor barrier model. 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., & Kiani, M. F. (2015). A novel dynamic neonatal blood-brain barrier on a 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., & Pant, K. (2013). SyM-BBB: a microfluidic blood brain barrier model. Lab on a Chip, 13(6), 1093-1101. https://doi.org/10.1039/C2LC41208J