Système d'ensemencement à cellules rotatives sphériques pour la production de petits

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 3001 (2023) Citer cet article

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Des vaisseaux sanguins issus de l'ingénierie tissulaire humaine (TEBV) entièrement biologiques ont déjà été développés pour un usage clinique. Les modèles d’ingénierie tissulaire se sont également révélés être des outils précieux dans la modélisation des maladies. De plus, il existe un besoin de TEBV à géométrie complexe pour l’étude de pathologies vasculaires multifactorielles, telles que les anévrismes intracrâniens. L’objectif principal des travaux rapportés dans cet article était de produire un TEBV ramifié de petit calibre entièrement humain. L'utilisation d'un nouveau système d'ensemencement cellulaire rotatif sphérique permet un ensemencement cellulaire dynamique efficace et uniforme pour un modèle viable d'ingénierie tissulaire in vitro. Dans ce rapport, la conception et la fabrication d'un système d'ensemencement innovant avec rotation sphérique aléatoire à 360° sont décrites. Des chambres d'ensemencement sur mesure sont placées à l'intérieur du système et contiennent des échafaudages en polyéthylène téréphtalate glycol (PETG) en forme de Y. Les conditions d'ensemencement, telles que la concentration cellulaire, la vitesse d'ensemencement et le temps d'incubation, ont été optimisées via le nombre de cellules adhérées aux échafaudages PETG. Cette méthode d’ensemencement sphérique a été comparée à d’autres approches, telles que l’ensemencement dynamique et statique, et montre clairement une distribution cellulaire uniforme sur les échafaudages PETG. Avec ce système sphérique simple à utiliser, des constructions TEBV ramifiées entièrement biologiques ont également été produites en ensemenceant des fibroblastes humains directement sur des mandrins PETG à géométrie complexe sur mesure. La production de TEBV de petit calibre dérivés de patients, présentant une géométrie complexe et une distribution cellulaire optimisée tout au long de la reconstruction vasculaire, peut constituer une manière innovante de modéliser diverses maladies vasculaires telles que les anévrismes intracrâniens.

Les progrès des greffes vasculaires issues de l'ingénierie tissulaire ces dernières années présentent une option clinique prometteuse pour le traitement des maladies vasculaires ou pour fournir des modèles in vitro alternatifs pour étudier ces troubles complexes1,2. Grâce au perfectionnement du modèle, il est désormais possible de produire des vaisseaux sanguins issus de l'ingénierie tissulaire (TEBV) dérivés de patients avec des antécédents génétiques définis pour mieux comprendre la pathobiologie des maladies vasculaires3,4. Différentes techniques pour générer des TEBV ont été développées au fil des ans, chacune présentant des avantages et des inconvénients, et peuvent être classées en trois catégories principales : (1) les conduits vasculaires constitués de cellules ensemencées sur des échafaudages fabriqués, (2) les conduits vasculaires constitués de feuilles cellulaires. ingénierie et (3) bio-impression5,6. L’un des défis de l’ingénierie tissulaire vasculaire reste cependant d’améliorer l’ensemencement, la distribution et l’organisation cellulaires pour incorporer de manière homogène les cellules sur une structure tubulaire. Par conséquent, les techniques d’ensemencement cellulaire dynamique se sont imposées par rapport aux approches statiques plus simples7,8,9. De plus, dans un environnement tridimensionnel (3D), une distribution cellulaire uniformément surveillée est nécessaire pour favoriser un remodelage tissulaire homogène et éviter la compétition pour les nutriments dans les zones à densité cellulaire plus élevée10,11,12,13. L’état actuel de l’ensemencement cellulaire dynamique permet une production facile de TEBV linéaire avec l’utilisation de flacons roulants et l’ensemencement perfusé de cellules endothéliales dans une construction tubulaire. Cependant, ceux-ci ne sont pas idéaux pour la production d’un TEBV tricouche à géométrie plus complexe composé d’une adventice, d’une média et d’une intima tunica4,14,15,16.

Auparavant, il a été démontré que la production de vaisseaux sanguins linéaires de petit calibre auto-assemblés et ensemencés sur du polyéthylène téréphtalate glycol (PETG) prétraité aux rayons ultraviolets C (UV-C) garantissait une fixation cellulaire appropriée et une sécrétion optimisée de la matrice extracellulaire (MEC). assemblée14. Pour produire des TEBV à géométrie complexe et améliorer l’ensemencement cellulaire le long des échafaudages, nous avons développé un système rotatif avec un mouvement de rotation aléatoire permettant une distribution cellulaire efficace et uniforme. Nous décrivons ici la conception et la fabrication d’un système d’ensemencement rotatif innovant capable d’effectuer une rotation complète de 360° et de produire des adventices de vaisseaux ramifiés entièrement biologiques (TEBV-A).