Utilizing Biopolymers in 3D Tumor Modeling and Tumor Diagnosis

QC 20231124

Abstract

Cancer utgör en betydande global utmaning inom folkhälsan och rankas som den nästvanligaste dödsorsaken i USA. Cancer börjar med en initial fas där celler förlorar sin polaritetoch lossnar från basalmembranet, vilket tillåter dem att bilda distinkta tredimensionella (3D)kluster som interagerar med intilliggande celler och den omgivande mikromiljön. Celler somodlas i 2D-monolager visar olika genuttryck och olika signalvägar jämfört med celler somodlas som mer naturlig 3D struktur likt tumörvävnad. Multicellulära tumörsfärer (MCTS) ärväl studerade som modell för organotypisk cancer, dessa sfärer bildas av tumörceller,antingen av samma typ eller i kombination med andra celltyper, och de kan skapas medeller utan användning av underliggande stödjande strukturer. MCTS betraktas även somlovande modell för preklinisk bedömning av cellernas kemokänslighet. Dock är skapandetav dessa tumörsfärer utmanande, eftersom alla tumörcellinjer inte verkar kunna bildaregelbundna sfärer.Cellulosananofibriller (CNF) är ett alternativ som hållbart och miljövänligt material. Sombland annat kan forma till tunna filmer, med inbyggda mekaniska egenskaper, flexibilitet ,erbjuder mångsidighet över olika tillämpningsområden, till följd av dess flexibilitet och dessinbyggda mekaniska egenskaper. Känd för sin biokompatibilitet och ofarliga natur fungerarCNF som ett bra alternativ för användning även inom biomedicinska tillämpningar. CNFstrukturen liknar kollagenmatrisen i mänsklig vävnad och visar potential som ett effektivtunderlag för 3D-cellodling. Inom detta område undersöktes en innovativ lager-på-lager (LbL)beläggningsmetod innehållande CNF och polyelektrolyt bilager för att skapa sfärer. Metodbygger bilager av CNF och polyelektrolyter som kan belägga ytor av olika material. Dennaavhandling fokuseradar först på att demonstrera sfärformationsförmågan vid användning avpolyelektrolyter med lågmolekylvikt i de tillverkade LbL-modifieringarna. Däreftergenomfördes en undersökning som innefattar inbäddning av sfärerna som bildades pådessa LbL-ytor i extracellulärmatris (ECM) dels i form av collagen samt decellulariseradextracellulärmatris. För att undersöka om ECMs mekaniska egenskaper kan påverkacancercellernas egenskaper i sfärerna samt om EMC med liknande mekaniska egenskaperlikt naturlig vävnad är lämplig. Därefter demonstrerar avhandlingen användningen av LbLför att fånga cirkulerande tumörceller som sedan kunde släppas i en liten volym. Till sistutforskades övergången från användning av polyelektrolyter med låg molekylvikt vid LbLuppbyggnadentill samma typ av polyelektrolyter men med högre molekylvikt, samtanalysera skillnaderna i möjligheten att bilda sfärer. Sammantaget har användningen avCNF-baserad LbL-ytbeläggningsstrategi som utforskats i avhandlingen visat sig varalovande för utvecklingen av multicellulära sfäroidmodeller och som kan ha en betydandepotential för tillämpningar inom läkemedelsutveckling.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-339964