Forscher entwickeln neues Verfahren zur Isolierung primärer Maushepatozyten mit holographischen akustischen Pinzetten

Kürzlich entwickelte ein Forschungsteam ein umfassendes Verfahren zur Isolierung primärer Maushepatozyten und deren Langzeitkultur mit signifikanter Amplifikation in einer zweidimensionalen (2D) Umgebung. Das Team wurde von Prof. Li Fei und Zheng Hairong vom Shenzhen Institute of Advanced Technology (SIAT) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften geleitet, zusammen mit Prof. Mao Yilei und Yang Huayu vom Peking Union Medical College (PUMC) Hospital.

Die Studie ist veröffentlicht In Biomaterialien.

Primäre Zellen, die direkt aus Organismen gewonnen werden, sind in den letzten Jahren zu unverzichtbaren Werkzeugen für die zell- und molekularbiologische Forschung geworden. Die aktuellen dreidimensionalen (3D) Kulturmodelle weisen jedoch Nachteile auf, wie eine begrenzte Lebensdauer, strenge Kulturanforderungen, komplizierte Verfahren und begrenzte Zellzahlen, was ihre Anwendung, insbesondere bei der Isolierung und Kultivierung primärer Hepatozyten in vitro, erschwert.

Holografische akustische Pinzetten (HAT) bieten großes Potenzial für die Konstruktion von 3D-Modellen in vitro zur Erforschung der Mechanismen von Krebs, zur Prüfung und Auswahl geeigneter Krebsmedikamente sowie zur Entwicklung neuer Medikamente. Es mangelt jedoch an eingehender Forschung zu den biologischen Auswirkungen von HAT auf Primärzellen.

In dieser Studie verbesserten die Forscher die bestehende HAT-Technologie und schlugen ein Modell holografischer, gitterbasierter akustischer Pinzetten vor. Sie entwickelten eine Gruppe akustischer holografischer Linsen, um Phase und Amplitude der einfallenden Schallwelle gleichzeitig zu modulieren und so beliebig komplex gemusterte akustische holografische Gitteranordnungen zu erzeugen, wie kreisförmige, dreieckige, quadratische und leberförmige komplexe akustische holografische Gittermuster.

Anschließend nutzten sie die akustische Strahlungskraft des akustischen Potentialtopfs, um Zellen in spezifischen Gittermustern anzuordnen und so die anatomische Struktur der Leber zu simulieren.

Darüber hinaus verwendeten die Forscher erstmals expandierbare primäre Mausleberzellen in vitro, um die Auswirkungen von HAT auf die biologischen Effekte primärer Leberzellen eingehend zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigten, dass primäre Leberzellen unter der holografischen gitterbasierten akustischen Pinzette eine große Anzahl selbstorganisierter Leberzellsphäroide produzierten. Im Vergleich zu herkömmlichen 2D- und 3D-Kulturmodellen nahm der Durchmesser der Leberzellsphäroide deutlich zu, und auch die Funktionen des Proteinsynthesestoffwechsels, des Zuckerstoffwechsels, der Entgiftung und mehr der Leberzellen wurden deutlich verbessert.

Diese Arbeit legt den Grundstein für die Entwicklung eines Ex-vivo-Modells durch akustische holographische Gittertechniken und hat erhebliche Auswirkungen auf zukünftige Anwendungen im 3D-Tissue Engineering.