Acoustic manipulation for cell and spheroid cellomics
Tid: Fr 2021-06-11 kl 10.00
Plats: Via zoom https://kth-se.zoom.us/j/68754611743, (English)
Ämnesområde: Fysik, Biologisk och biomedicinsk fysik
Respondent: Karl Olofsson , Biomedicinsk fysik och röntgenfysik, Science for Life Laboratory, SciLifeLab
Opponent: Professor Maria Tenje, Uppsala universitet
Handledare: Professor Martin Viklund,
Abstract
Ultraljudsbaserad partikelmanipulation har under de senaste två decennierna utvecklats till ett värdefullt verktyg inom mikrofluidik. Akustofores, migrationgenom ljud, är resultatet av den akustiska strålningskraften som verkar på partiklar suspenderade i ett akustiskt fält. Den akustiska strålningskraftens storlek är proportionell mot den akustiska energitätheten, frekvensen samt partikelstorleken och har framgångsrikt implementerats i partikeltvätt, storleksbaserad separation, mekanisk fenotypbaserad cellseparation och aggregeringsapplikationer. Kraftens magnitud samt riktning beror även på skillnaden mellan vätskans och partikelns mekaniska egenskaper. I den första delen av denna avhandling visar vi att de mekaniska egenskaperna hos döda celler är en funktion av den omgivande vätskan. Konceptet användes för att akustiskt separera döda och levande celler i ett densitetsmodulerat medium.Den icke-invasiva och biokompatibla akustiska strålningskraften har också använts i aggregeringstillämpningar skräddarsydda för vävnadsmodellering. En av de utforskade modellerna är den multicellulära tumörsfäroiden (MCTS) som är ett sfäriskt aggregat av tumörceller. MCTSen modellerar en solid tumör och används i allt högre grad för att ersätta vanliga 2D-cellodlingstekniker i cancerforskning och läkemedelsscreening. Huvuddelen av denna avhandling kommer att ägnas åt bildandet och odlingen av MCTS:er användandes den akustiska strålningskraften i kisel- och glasmikrobrunnar. Vi har utvecklat två mikrobrunnsbaserade mikrochip där antingen 100 MCTS:er i ett enda fack eller 576 MCTS uppdelat i 16 fack kan bildas parallellt med ultraljud. Genom att använda en sekventiell cellsåddningsmetod är det möjligt att kontrollera MCTS-arkitekturen och skapa kärn-skal MCTS:er. Mikrobrunnarnas glasbotten i kombination med effektiva transparensinducerande protokoll möjliggjorde även MCTS-avbildning som användes för att karakterisera cellcykeln och de volymetriska parametrarna för cellkärnor i MCTS:er med hjälp av bildanalys. Slutligen använde vi mikrochippetmed 16 kamrar för att undersöka läkemedelsresponsen i MCTS:er från fyra olika cellinjer samt utvärdera NK-cellens cytotoxiska respons mot MCTS:er i närvaro av olika läkemedel.