Adherent tip hücre kültürleri için nanofiber temelli 3D hücre taşıyıcı ve kriyoprezervasyon sistemleri

Son zamanlarda hücre-temelli (cell-based) ve elektrokimyasal biyosensörleri kullanan ileri çip-üstü-laboratuvar (lab-on-a-chip) cihazları geliştirmek için önemli çabalar sarf edilmektedir. Buna rağmen, mevcut sistemler, "yerinde kullanıma-hazır" (ready-to-use on-site) formatlar için hala uygun değildir, çünkü cihazın içindeki hücrelerin, son kullanıcıya alışılagelmiş nakliyatı sırasında hayatta kalmayı sağlayacak inkübatör koşullarına (CO2, besinler, vb.) ihtiyaçları vardır. Bu çalışmada, adherent hücrelerin bir sensör yüzeyinde, örn. ışıkla-adreslenebilen potansiyometrik sensör (LAPS), dondurularak (-80°C) korunmasını sağlayan sensör-üstü kriyoprezervasyon (OSC) adını verdiğimiz bir strateji ortaya koyuldu. LAPS yüzeyindeki adherent hücrelerin kriyo-hasarına eğilimli olduğu anlaşıldı. Bu yüzden, yüzey OSC sonrası hücre geri kazanımını arttırmak üzere modifiye edildi. Bu modifikasyon: i) yüksek termal genleşme katsayısına ve düşük camsı geçiş sıcaklığına sahip polietilen vinil asetattan (PEVA) oluşan elastik elektro-eğirilmiş liflerinin entegrasyonuna ve ii) O2 plazma ile muamele edilmesine dayanmaktadır. Modifiye edilmiş sensör, yalnız hızlı çözme için kritik olan termal kütleyi azaltmak için değil, aynı zamanda hassas bir şekilde kontrol edilebilen bir mikro-ortam sağlamak için bir mikroakışkan çip sistemine entegre edildi. Bu yeni kriyo-çip sisteminin, OSC sırasında hücreleri canlı tutmak için etkili olduğu bulundu. Konseptin ispatı deneyleri kapsamında, kanser hücrelerinin (CHO-K1) hücre dışı asitleştirilmesi, diferansiyel LAPS ölçümleri ile değerlendirildi. Sonuçlar, literatürde ilk kez, kriyo-çip kullanan OSC'ye dayalı stratejimizin, çözmeden hemen sonra etiketsiz ve kantitatif ölçümlere izin verdiğini ve bunun da çözme sonrası ek kültürleme adımlarını ortadan kaldırdığını gösterdi. Üretim aşamasındayken hücreleri içeren çiplerin OSC'ye dayalı dondurulması ve bir soğuk-zincir nakli yoluyla son kullanıcıya gönderilmeleri, "yerinde kullanıma-hazır" formatı mümkün hale getirebilir. Dahası, bu strateji, gelecekte diğer hücre-temelli çip-üstü-laboratuvar cihazlarına da potansiyel olarak uyarlanabilir.