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Einfluss von Härte und Proteinbeschichtung auf die Adhäsion und Differenzierung von Zellen auf Polyacrylamidsubstraten
Michaela Olga Kubal
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Franz Gabor
DOI
10.25365/thesis.22990
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29607.59758.719965-1
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Zur Untersuchung des Einflusses der Härte des Substrates auf die Adhäsion von Zellen dienten Polyacrylamidgele, deren Härte durch die Menge an Quervernetzer einstellbar ist, als Substrat für die Kultivierung von Zellen. Die mikroskopische Auswertung der Kultivate von unterschiedlichen Zelltypen wie Dünndarmepithelzellen, Blasenepithelzellen, Knochenmarkszellen, Nervenzellen und Pankreaszellen ergab, dass alle Zelltypen bevorzugt auf harten Substraten adhärieren.
Um die Proteinbeschichtung kovalent an der Polyacrylamidgel-Oberfläche zu immobilisieren, wurden reaktive Monomere bei der Polymersiation der Gele zugesetzt. Die mikroskopische Auswertung von Kultivaten auf diesen Oberflächen ergab keine geänderte Adhäsion von Zellen, möglicherweise
auf Grund von unzureichenden Immobilisierungsraten. Im Gegensatz dazu ergab die adsorptive Immobilisierung eine stabile Protein-Beschichtung.
Nervenzellen und Dünndarmepithelzellen adhärierten bevorzugt an
Matrigel®-beschichteten Trägern, während Blasenepithelzellen an Gelatine-modifizierten Oberflächen anwuchsen. Kollagen Typ I stellte die optimale Beschichtung für die Adhäsion und Proliferation von Dünndarmepithelzellen dar.
Um die Differenzierung der Zellen in Abhängigkeit von der Art des
Trägers zu erfassen, wurde für die Expression der Markerproteine alkalische Phosphatase und Dipeptidylpeptidase IV an der Caco-2-Zelloberfläche auf Grund ihrer Enzymaktivität herangezogen. Um die Ergebnisse vergleichen zu können, wurde parallel die Zellzahl an Hand der Bildung eines fluoreszierenden Komplexes mit der DNA lysierter Zellen bestimmt. Sowohl Adäsion, Wachstum als auch Differenzierung von Dünndarmepithelzellen nahm auf Kollagen Typ I-beschichteten Polyacrylamidgelen mit deren Härte
überproportional zu.
Die Kenntnis dieser optimalen Bedingungen für Zellwachstum und
Zelldifferenzierung ist in der Pharmazeutischen Technologie zur
Entwicklung von Resorptionsmodellen in Zukunft von großer Bedeutung, die einerseits die Charakterisierung von Resorptionsvorgängen und die Optimierung von Formulierungen unter Einschränkung von Tierversuchen ermöglichen könnten.
Abstract
(Englisch)
Polyacrylamide slabs with tunable stiffness served as a substrate for cultivation of cells to elucidate the influence of substrate rigidity on adhesion of cells. The microscopic inspection of different cell lines deriving from intestinal epithelium, urothelium, bone marrow, pancreas and nerves and cultivated on the slabs revealed preferred cell-adhesion on stiff substrates. Whereas covalent immobilization of proteins on the gel slabs was obviously insufficient to observe any effect, the adsorptive coating yielded a stable protein layer. Nerve and intestinal epithelial cells preferably adhered on Matrigel®-coated substrates,
urothelial cells grew sufficiently on gelatin-modified layers, and
collagen type I was the optimum coating for adhesion of intestinal epithelial cells. In addition, to investigate differentiation of cells in response to the type of substrate, the expression of the marker proteins alkaline phosphatase and dipeptidylpeptidase IV at the cell membrane of Caco-2 was quantified by their enzymatic activity. For comparability of results, the amount of marker protein was related to the cell number and an arbitrary degree of differentiation was calculated. Altogether, the adhesion, proliferation and differentiation of intestinal epithelial cells on collagen type I coated slabs increased with stiffness of the substrate. All in all, this work might provide a basis for development of absorption models close to the in-vivo conditions, that might allow in future the characterization of absorption process as well as optimization of formulation concurrent with reduction of animal trials.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Polyacrylamide Gel Biopharmaceutical Cell Culture Substrate Rigidity Differentiation Proliferation
Schlagwörter
(Deutsch)
Polyacrylamid Gel Biopharmazeutische Zellkultur Substrathärte Differenzierung Proliferation
Autor*innen
Michaela Olga Kubal
Haupttitel (Deutsch)
Einfluss von Härte und Proteinbeschichtung auf die Adhäsion und Differenzierung von Zellen auf Polyacrylamidsubstraten
Paralleltitel (Englisch)
Influence of substrate stiffness and substrate coating on adhesion and differentiation of cells
Publikationsjahr
2012
Umfangsangabe
38 S.
Sprache
Deutsch
Beurteiler*in
Franz Gabor
Klassifikationen
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.00 Naturwissenschaften allgemein: Allgemeines ,
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.99 Naturwissenschaften allgemein: Sonstiges
AC Nummer
AC09614951
Utheses ID
20550
Studienkennzahl
UA | 449 | | |