Diseño de un prototipo para la aplicación de esfuerzos cortantes sobre las bandejas Transwell®

Abstract

Las células vivientes están expuestas a una compleja variedad de estímulos mecánicos, los cuales se piensa juegan un papel critico en el control de la estructura y función tisular. El endotelio y las células del músculo liso en los vasos sanguíneos son candidatos ideales para el estudio de la regulación celular inducida por el flujo sanguíneo. En el presente trabajo se describe un aparato viscosímetro de disco paralelo y/o disco cono, el cual ha sido especialmente diseñado y construido para estudiar y cultivar células endoteliales (EC) y células de músculo liso (SMC) bajo los efectos del esfuerzo cortante fluido. Usando los tradicionales y convencionales soportes permeables Transwell® de seis compartimentos para cultivo celular, el aparato cabe totalmente dentro de una incubadora estándar de cultivo celular y provee de 4.67 a 28 cm2 de superficie utilizable para el crecimiento de células. Esta capacidad lo hace interesante para el estudio del fenómeno del transporte a través del endotelio, ensayos de tinción inmunoquímica y expresión de genes. El diseño de volumen cerrado del dispositivo lo hace apropiado para el estudio de marcadores isotópicos, estudios farmacológicos y la detección de cantidades pequeñas de productos secretados por las células. La puesta a punto del equipo permite la aplicación de un gran rango de valores de esfuerzo cortante constante fluido entre (0 – 30 dinas/cm2), facilitando la investigación del efecto sobre las células endoteliales y de otras preparaciones histológicas sometidas a esfuerzos. Se da una detallada descripción del diseño del dispositivo y presentación de datos significantes que comprueban la posibilidad de cultivar células endoteliales in Vitro bajo diferentes incrementos de esfuerzos cortantes hasta obtener una monocapa celular confluida. Este aparato ha mostrado ser biocompatible y negativamente citotóxico y adecuado para el estudio celular bajo cargas mecánicas como el esfuerzo cortante fluido.

ABSTRACT: Living cells are constantly exposed to a variety of complex mechanical stimuli which are thought to play a critical role in the control of tissue structure and function. Endothelial and smooth muscle cells in the blood vessel are ideal candidates for the study of blood flow-induced cellular regulation. We describe here a cone-plate or/and parallel disk viscometer apparatus which is specially designed and developed to study and culture endothelial cells (EC) and smooth muscle cells (SMC) under the effects of shear stress. Using conventional traditional Transwell® permeable support units of six well plates, the apparatus is self contained, fits inside a standard cell culture incubator and provides 4.67-28 cm2 of useful surface area for cell growth. This capability makes it interesting for studying the endothelial transport phenomena, immunochemical staining and gene expression. The closed volume design of the device is also appreciable for isotopic labeling, pharmacological studies, and for the detection of minute amounts of secreted cell products. The setup allows applying a large range of steady fluid shear stress (0 – 30 dyn/cm2) facilitating the research of endothelial cells and other histological preparations subjected to stresses. We provide a detailed design of the device and we presented some data that confirm is possible to grow confluent cells monolayer under different step rates fluid shear stress. This apparatus was shown to be biocompatible and noncytotoxic and suitable for cellular mechanical loading studies in physiological condition i.e., WSS conditions