Generation of 3d microfluidic system for polarization of immune cells

Doku mühendisliği ve biyomalzeme uygulamalarında inflamasyon, implant edilen materyalin veya cihazın bağışıklık mekanizmasını etkilemesi sonucunda oluşabilmekte ve hedef dokunun rejenerasyonu açısından son derece önemlidir. Bağışıklık sistemi hücrelerinden olan makrofajlar, mikroçevrelerindeki uyaranlara yanıt olarak polarize durumunu değiştirerek yara iyileşmesini ve doku rejenerasyonunu düzenlemede kritik bir rol oynamaktadırlar. Makrofaj polarizasyonu, inflamasyonu kontrol etmek, implantın red edilmesini önlemek ve biyomateryalin entegrasyonunu hızlandırmak açısından dikkat edilmesi gereken bir konudur. M1 Makrofajları proinflamatuar özelliklere sahip olup aynı zamanda immün sisteme giren patojenlere karşı sitokin salgılamaktadırlar. M2 makrofajları ise anti-enflamatuar özelliklere sahiptirler ve doku rejenerasyonuyla beraber anjiyojenezde rol oynamaktadırlar. Yapılan son çalışmalar iki boyutlu tek tabaka hücre kültür sistemleri, immün sistemin karmaşık yapısını taklit etmede yetersiz kaldığını göstermektedir. Mikroakışkan sistemler çok küçük miktardaki sıvıların kontrolüne izin veren ve doku/hastalık modellerinin dış uyaranlara karşı verdikleri tepkileri incelemek için tasarlanmış platformlardır. Bu proje kapsamında doku mühendisliği yaklaşımları kullanılarak 3-boyutlu (3B) dinamik mikroakışkan sistemler ile makrofaj ve mikroglia polarizasyonunun sağlanması ve kontrollü şekilde yönlendirilmesi amaçlanmaktadır. Bu platformları kullanarak, dinamik kültür kaynaklı stres koşulları altında hücrelerin davranışını incelemeyi ve çeşitli mikroakışkan sistem tasarımları içerisinde analiz edilmesi hedeflenmektedir. Bu çalışmada hücrelerin 3-boyutlu doğal ortamındaki gibi davranması için ışık ile polimerleşebilen jelatin bazlı biyouyumlu hidrojel kullanılmaktadır. 3B hidrojel, mekanik özellikleri ve biyobozunabilirliği açısından doku benzeri özellik göstermekte ve makrofaj hücreleri için doğal ortamı sağlayan yapay hücre dışı matris işlevini sağlamaktadır. Mikroakışkan platformlar çeşitli mühendislik yazılımları kullanılarak tasarlanmış ve üretilmiştir. Mikroakışkan çiplerin içerisine hücreler 3B enkapsüle edildikten sonra sürekli akış altında çeşitli sitokinlerle M1-M2 polarizasyonları mRNA ve histolojik düzeyde incelenmiştir.