Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Tissue engineering is a growing multidisciplinary field that works towards restoring, maintaining, and/or enhancing tissue and organ functions. One of the challenges is developing biodegradable and biocompatible scaffolds (matrices) that promote cell maturation and organization in vivo. There is a number of studies that demonstrate an increased matrix synthesis in vitro from cell cultures grown under mechanical stimulation.

This project investigated the effect of dynamic stimulation on murinae fibroblasts, cultured on a non-biodegradable, 3-dimensional scaffold, polyethyleneterephtalate (PET). Cell proliferation was evaluated with an MTT assay (Thiazolyl Blue Tetrasolium Bromide), and cell-extracellular matrix (ECM) distribution was studied with scanning electron microscopy (SEM), Scanning Laser Confocal microscopy, and histology.

A bioreactor and silicon tube with PET knitting implemented a dynamic cell culture. A physiological pressure on the cells was simulated by expansion and relaxation of the silicon tube with the help of a medium and a peristaltic pump.

Cell cultures in dynamic conditions showed a considerably higher proliferation and growth rate than cells grown in static conditions. Dynamically cultured fibroblasts increased their proliferation nearly 10 times within 1 week compared with static cultures. The static cultures reached their highest cell count at three weeks, which was half the dynamic proliferation's highest value.

The results showed that cells were tightly bound to the PET scaffold, and the ECM proteins had initiated a matrix bridging over the fibre distances in the PET scaffold. Immunostaining confirmed the production of ECM by verifying the presence of collagen type I.

Vävnadsteknik är ett tvärvetenskapligt område som strävar efter att återskapa,
upprätthålla och/eller förbättra funktionen hos vävnader och organ. Bland utmaningarna
finns framställning av matriser (stödstrukturer) som är vävnadsvänliga och resorberbara,
samtidigt som de gynnar celltillväxt in vivo. Flera in vitro-studier visar på en ökning av
matrissyntesen hos cellkulturer som har vuxit under mekanisk stimulering.
I detta projekt analyserades effekten av dynamisk stimulering på murina fibroblaster,
odlade på ett icke resorberbart, 3-dimensionell matris, polyethyleneterephtalate (PET).
Cellprolifieringen utvärderades med MTT-analys (Thiazolyl Blue Tetrasolium
Bromide), och distributionen av cell-extracellulärmatris studerades med
svepelektronmikroskopi (SEM), konfokalmikroskopi och histologi.
Den dynamiska cellkulturen utgjordes av en bioreaktor med silikonrör och en PETmatris.
En växelvis utvidgning av silikonröret åstadkoms med hjälp av ett medium och
en peristaltisk pump vilket simulerade ett fysiologiskt tryck på cellerna.
Cellkulturerna under dynamiska förhållanden visade betydligt högre prolifiering och
tillväxthastighet än celler i statisk kultur. Prolifieringen hos dynamiskt odlade celler var
efter en vecka 10 gånger större än hos statiskt odlade celler. Den statiska kulturen
uppnådde högsta cellantalet efter tre veckor, vilket motsvarade halva värdet av den
dynamiskt odlade kulturens högsta prolifiering.
Analyserna visade hur tätt bundna cellerna var till PET-stickningen, och hur ECMproteiner
överbryggde avståndet mellan PET-fibrerna. Immunoinfärgning styrkte ECMproduktion
genom verifiering av kollagen typ I.