在3D,活性流体结构相互作用培养环境中,对正常和眼状脊柱状网状细胞中的引力进行比较分析

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 眼科医生 眼科 眼科
• 细胞生物力学 细胞生物力学

背景情况:

• 青光眼会损害状细胞 (TM) 细胞的功能,导致细胞外基质 (ECM) 变硬,阻碍水性幽默的外流.
• 现有的模型缺乏复杂性,无法在具有流体动态的生理学相关3D环境中研究TM细胞反应.

研究的目的:

• 开发和验证一个3D打印的体外模型,复制状网的解剖结构.
• 在静态和动态流体结构相互作用 (FSI) 条件下,在正常和眼性TM细胞中量化3D,深度依赖的细胞引力.
• 研究基质刚度和FSI对TM细胞生物力学和行动组织的影响.

主要方法:

• 一个3D体外细胞培养模型是3D打印使用聚烯胺凝 (1.5和21.7kPa) 基于连续块面扫描电子显微镜图像.
• 在模型中培养了状网状细胞,并在静态 (无流量) 和动态 (活性FSI) 条件下进行了20小时的培养.
• 用先进的成像和测量技术量化了细胞的引力,剪切菌株和行为组织.

主要成果:

• 活跃的FSI显著增加了引力 (1.83倍在正常情况下,2.24倍在青光眼中) 和剪切应变 (1.81倍在正常情况下,2.41倍在青光眼中).
• 玻璃眼TM细胞表现出比正常细胞更高的引力,更硬的基底放大了FSI效应.
• 基质刚度的增加促进了应力纤维的形成,特别是在眼细胞中,FSI改变了actin组织.

结论:

• 3D打印的TM模型为研究青光眼病理生理学提供了一个新的平台.
• 流体结构相互作用是影响TM细胞生物力学和ECM重塑的关键因素.
• 这种模型为TM细胞的行为提供了新的见解,并为眼提供了潜在的治疗点.