A través de la simulación dinámica del medio ambiente y la regulación precisa del gas, el sacudidor de CO2 se ha convertido en un equipo clave para optimizar las condiciones de crecimiento celular en el cultivo de organoides. Sus aplicaciones básicas se reflejan en los siguientes tres aspectos:

I. simulación ambiental dinámica para promover el desarrollo de organoides

La función de oscilación de la mecedora de CO2 (velocidad de rotación de 50 - 300rpm) puede mejorar significativamente la eficiencia de disolución de oxígeno y CO2 en el medio de cultivo. En el caso del cultivo de organoides intestinales, la mezcla dinámica puede evitar la acumulación local de residuos metabólicos y, al mismo tiempo, mejorar la distribución uniforme de nutrientes. Los datos experimentales muestran que los organoides intestinales cultivados con un sacudidor de CO2 tienen una eficiencia de formación de la estructura de las vellosidades ocultas del 40% superior a la del cultivo estático, y la polaridad celular (apical - in / basolateral - out) se mantiene más estable. Además, la transmisión de estímulos mecánicos a organoides a través de oscilaciones puede promover la diferenciación de las células madre en células funcionales, como las células epiteliales intestinales y las células de pan.

2. regulación precisa del gas para mantener el equilibrio metabólico

El equilibrio dinámico entre la concentración de CO2 y el pH del medio de cultivo es el núcleo del cultivo a largo plazo de organoides. La mayoría de los medios de cultivo de órganos dependen del sistema de amortiguación de bicarbonato de sodio, y la concentración de CO2 al 5% puede estabilizar el pH en el rango de 7,2 - 7,4. Cuando la concentración de CO2 fluctuó más de ± 1%, la tasa de necrosis central de los organoides aumentó significativamente. Por ejemplo, en el cultivo de órganos hepáticos, la reducción de la concentración de CO2 del 5% al 3% puede causar estancamiento del ciclo celular, mientras que subir al 7% puede desencadenar estrés oxidativo.

III. desafíos y soluciones de aplicación

Riesgo de fluctuación de la temperatura: el sacudidor de CO2 debe mantener una temperatura constante de 37 ° c, pero el calor generado por la oscilación puede causar un aumento de la temperatura local. El sistema de control de temperatura EIP combinado con el ciclo del baño de agua puede controlar la fluctuación de la temperatura dentro de ± 0,3 grados celsius.

Estabilidad del pegamento de matriz: el pegamento de matriz se suaviza fácilmente a 37 ° c, lo que afecta la estructura de los organoides. Las soluciones incluyen acortar el tiempo de oscilación, adoptar una placa de cultivo preconfriada a baja temperatura y suspender durante el proceso de oscilación para reducir la temperatura coloide.

Prevención y control de la contaminación: el entorno dinámico aumenta el riesgo de contaminación. Es necesario usar una botella de cultivo con tapa transpirable, desinfectar regularmente la cavidad de la mecedora y agregar un 1% de penicilina - estreptomicina al medio de cultivo.

IV. dirección de la iteración tecnológica

En la actualidad, la mecedora de CO2 se está desarrollando hacia la inteligencia y la modularidad. Por ejemplo, los equipos que integran el sistema de monitoreo en tiempo real ph / co¿ pueden ajustar automáticamente la entrada de gas, mientras que las mecedoras multimódulas pueden soportar simultáneamente las necesidades de cultivo de diferentes tipos de órganos. Además, en respuesta a las necesidades de regulación polar, algunos fabricantes han desarrollado módulos especiales de mecedora que pueden revertir la polaridad de los organoides, logrando un vuelco polar "superior hacia afuera" a través de la presión dinámica de fluidos y mejorando la eficiencia de la investigación de absorción nutricional.