Using of 2D and 3D alginate structures in biological research

Alginian sodu ma zdolność tworzenia hydrożeli poprzez sieciowanie włókien na przykład za pomocą chlorku wapnia. Powstałe w ten sposób struktury znajdują zastosowanie w badaniach biologicznych in vitro, ponieważ posiadają umiejętność imitacji zewnątrzkomórkowej macierzy (ECM). Komórki mogą być hodowane zarówno na płaskiej powierzchni hydrożelu, jak i zamknięte wewnątrz sfery. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki eksperymentów, które doprowadziły do zoptymalizowania procesu powstawania alginianowych struktur 2D i 3D. W tym celu wykonano badania polegające na doborze odpowiedniego stężenia alginianu sodu i sposobu jego rozpuszczania. Niezbędne było także ustalenie stężenia chlorku wapnia i procedury jego odpłukiwania znad usieciowanego hydrożelu. Dodatkowo wykonano doświadczenie polegające na wytworzeniu kompozytów alginianowo-chitozanowych mających zwiększyć zdolność adhezji komórek do hydrożeli i przetestowano ich skuteczność. Podczas optymalizacji syntezy sfer 3D przeprowadzono testy prowadzące do dobrania odpowiedniego stężenia alginianu sodu i chlorku wapnia. Określono, jakie narzędzie będzie najlepsze do tworzenia mikrosfer i w jakim naczyniu laboratoryjnym powinno odbywać się żelowanie. Udoskonalono również procedurę degradacji kul wybierając odpowiedni rozpuszczalnik, jego stężenie oraz naczynie, w którym zachodził proces rozpuszczania.

Sodium alginate has the ability to form hydrogels by cross-linking the fibers using, for example calcium chloride. The structures created in this way can be used during in vitro biological researches, because they are able to imitate the extracellular matrix (ECM). Cells can be grown both on the flat surface of the hydrogel and closed inside the sphere. This paper presents the results of experiments that led to the optimization of the process of formation 2D and 3D alginate structures. For this purpose, tests were performed including the selection of appropriate concentration of sodium alginate and the method of its dissolution. It was also necessary to determine the concentration of calcium chloride and the procedure for washing it away from the cross-linked hydrogel. Additionally, an experiment was performed to produce alginate-chitosan composites to increase the ability of cells adhesion to hydrogels, and their effectiveness was checked. During the optimization of the synthesis of 3D spheres, tests were carried out to select appropriate concentration of sodium alginate and calcium chloride. It was determined, which tool would be the best for creating microspheres and in which laboratory vessel the gelling should take place. The spheres degradation procedure was also improved by selecting appropriate solvent, its concentration and the vessel, in which the dissolution process took place.