Cellekulturer går efter guldet

En bred vifte af forskning er afhængig af dyrkning af celler i kultur på Jorden, men det er udfordrende at håndtere disse celler. Med bedre teknikker, forskere håber at reducere tab af celler fra kulturmedier, skabe kulturer i bestemte former, og forbedre genfinding af celler til analyse - alt dette ville forbedre eksperimentresultaterne. Håndtering af celler i mikrogravitation giver endnu større udfordringer, og med igangværende celleundersøgelser ombord på den internationale rumstation, optimering af håndteringsteknikker er afgørende.

Undersøgelsen af ​​magnetisk 3D-celledyrkning anvender den jordbaserede teknik med at bruge magnetiske kræfter til at håndtere cellekulturer i rumstationens mikrogravitationsmiljø. Forskere tilføjer guldatomer i en polymermatrix til en kultur af menneskelige lungekræftceller. Disse atomer binder sig stærkt til cellernes membran, som så gør det muligt at manipulere dem med magneter.

"Denne teknologi gør det muligt for os at håndtere celler i rummet på en måde, der i øjeblikket ikke er mulig, " sagde projektleder Luis Zea, forskningsassistent hos BioServe Space Technologies, University of Colorado, Kampesten. "Vi kan bruge det til at manipulere celler og sikre, at de er der, hvor vi vil have dem. F.eks. når der tilsættes frisk medium eller fikseringsmiddel til en kultur, der er en god chance for at celler bevæger sig, hvilket påvirker eksperimentets parametre. Efter tilsætning af disse magnetiske partikler, vi kan bruge magneter til at holde cellerne ét sted."

Teknikken, kendt som bioprint, gør det også muligt at dyrke cellekulturer i to dimensioner på en overflade i rummet, måden de naturligt vokser på på Jorden.

"På jorden, du sætter celler på et biofilmmedium, og de vokser på dets overflade, " forklarede Zea. "Det sker ikke i rummet, fordi der ikke er nok tyngdekraft til at holde dem på overfladen. Så pt. vi begynder at dyrke celler på et medium på jorden, lancere til rummet, og start derefter eksperimentet. Med de magnetiske partikler, vi kan begynde at dyrke cellekulturer i rummet på samme måde som på Jorden."

Disse todimensionelle cellekulturer giver kontroller til rumbaseret cellekulturforskning og sammenligninger med jordundersøgelser. Det forbedrer celle- og vævskulturkapaciteten i det kredsende laboratorium og muliggør biologisk forskning, der tidligere blev anset for umulig i rummet.

Glauco Souza, principal investigator hos Nano3D Biosciences, Inc i Houston og kolleger har lavet forskning, der indikerer, at guldnanopartikler ikke forstyrrer biologiske processer, når de testes på Jorden.

Teknologien har også potentielle anvendelser til undersøgelser, der kræver 3-D cellekulturer. I rummet, cellekulturer vokser i 3-D, som årtiers forskning har vist, er mere repræsentativ for, hvordan celler vokser og fungerer i levende organismer. Forskere kan muligvis bruge denne teknologi til at dirigere formen af ​​3D-kulturer til at ligne et specifikt mål for undersøgelse, såsom en bestemt type kræft, sagde Zea. At skabe kulturer, der bedre fanger egenskaberne af væv i levende organismer næsten lige så let på jorden som i rummet kunne, for eksempel, reducere omkostninger til udvikling af lægemidler.

"Denne undersøgelse tester en ny teknologi, og andre videnskabsmænd kan derefter identificere, hvordan den kan anvendes på deres forskningsfelt, "Sagde Zea.

Undersøgelsen anvender eksisterende hardware ombord på rumstationen. Nano3D Biosciences udviklede den magnetiske nanopartikelteknologi og, med støtte fra Center for Advancement of Science in Space (CASIS), som administrerer i U.S. National Lab ombord på stationen, tilpasset det til eksperimenter i rummet. Virksomheden udviklede også cellebioprintningsteknologien til dannelse af 2-D- eller monolagskulturer af celler. Sammen, disse teknologier tillader dyrkning af celler i 2-D og 3-D både i rummet og på jorden, som hjælper med at isolere virkningen af ​​tyngdekraften på et eksperiment.