Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

The development of the multilayer model of cell culture in a Lab-on-a-chip microsystem for testing compounds’ cytotoxicity

Zuzanna Ewa Mackiewicz

Abstract

The subject of the thesis concerned the development of the multilayer model of cell culture in a Lab-on-a-chip microsystem for testing compounds’ cytotoxicity. Culturing cells in microfluidic Lab-on-a-chip systems provides an attractive alternative to standard cell cultures in macroscale. To get a better understanding of microsystems’ capabilities, the literature review was done. The most attention was payed to three-dimensional (3D), multilayer models of cell cultures. The new microsystem, based on previous ideas, consists of two polydimethylsiloxane (PDMS) layers and a porous membrane made of polyethylene terephthalate (PET). The designed construction allowed to culture non-malignant and cancer breast cells in one microsystem, on both side of the PET membrane. Consequently, a useful, three-dimensional (3D) in vitro model of tumour tissue was obtained. Two cell lines: human mammary fibroblasts (HMF) and breast cancer cells (MCF-7) were tested to confirm the utility of the microsystem. In order to fabricate the Lab-on-a-chip device, the project defining the geometry of the microchip was developed. After that, the patterned template and PDMS moulds were prepared and connected with the membrane by oxygen plasma treatment. The microsystem was then used to conduct cell culture. Performed experiments included controlling cell adhesion to the membrane surface, testing cell viability and proliferation of the cells and investigating a cytotoxic effect of the antitumor drug – doxorubicin. The results showed that PET membrane ensure the adhesion of both non-malignant and cancer cells. Moreover, cells were able to proliferate inside the microsystem and values of their viability were satisfying. These results and cytotoxicity analysis of doxorubicin allow to consider the designed Lab-on-a-chip microsystem a useful tool for testing cytotoxicity of antitumor drugs.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Zuzanna Ewa Mackiewicz (FC) Zuzanna Ewa Mackiewicz,, Faculty of Chemistry (FC)
Title in Polish
Opracowanie wielowarstwowego modelu hodowli komórek w systemie typu Lab-on-a-chip do badania toksyczności związków
Supervisor
Elżbieta Jastrzębska (FC/CMB) Elżbieta Jastrzębska,, Chair of Medical Biotechnology (FC/CMB)Faculty of Chemistry (FC)
Certifying unit
Faculty of Chemistry (FC)
Affiliation unit
Chair of Medical Biotechnology (FC/CMB)
Study subject / specialization
, Technologia Chemiczna
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
01-02-2019
Issue date (year)
2019
Reviewers
Elżbieta Jastrzębska (FC/CMB) Elżbieta Jastrzębska,, Chair of Medical Biotechnology (FC/CMB)Faculty of Chemistry (FC) Katarzyna Pawlak (FC/CAC) Katarzyna Pawlak,, Chair Of Analytical Chemistry (FC/CAC)Faculty of Chemistry (FC)
Keywords in Polish
Lab-on-a-chip; mikroukłady przepływowe; hodowle komórkowe; hodowla wielowarstwowa; model nowotworu in vitro; cytotoksyczność leków
Keywords in English
Lab-on-a-chip; microfluidic systems; cell culture; multilayer cell culture; in vitro tumour model; cytotoxicity of drugs
Abstract in Polish
Tematem pracy było opracowanie wielowarstwowego modelu hodowli komórek w systemie typu Lab-on-a-chip do badania toksyczności związków. Wykorzystanie rozwiązań typu Lab on a chip w hodowlach komórkowych stanowi dobrą alternatywę dla klasycznych metod hodowli. Dokonano przeglądu literatury naukowej w zakresie trójwymiarowych, warstwowych hodowli komórkowych w mikrosystemach typu Lab-on-a-chip. Na jego podstawie zaprojektowano nowy mikroukład przepływowy składający się z dwóch warstw polimerowych wykonanych z poli(dimetylosiloksanu) (PDMS) rozdzielonych porowatą membraną z poli(tereftalanu etylenu) (PET). Mikroukład umożliwiał przeprowadzenie warstwowej hodowli komórek prawidłowych i nowotworowych piersi, przez co stanowił dobry, trójwymiarowy (3D) model tkanki nowotworowej in vitro. W doświadczeniach wykorzystano dwie linie komórkowe: ludzkie fibroblasty piersi (HMF) oraz komórki nowotworu piersi (MCF-7). Wykonano projekt geometrii mikroukładu, a następnie pieczątkę odwzorowującą wzajemne ułożenie mikrokanałów i mikrokomór oraz odlew z PDMS. Wszystkie elementy mikroukładu połączono za pomocą plazmy tlenowej. W tak przygotowanym mikrosystemie przeprowadzano hodowlę komórkową, badano adhezję komórek do membrany, a także ich proliferację oraz żywotność po ekspozycji na lek przeciwnowotworowy – doksorubicynę. Otrzymane wyniki potwierdziły, że zarówno komórki prawidłowe, jak i nowotworowe ulegały adhezji na powierzchni membrany. Ponadto w warunkach przepływowych wykazywały one wysoką żywotność i zdolność do proliferacji. Analiza wpływu doksorubicyny na żywotność komórek pozwoliła także potwierdzić, że zaprojektowany mikrosystem może być użytecznym narzędziem w badaniach cytotoksyczności związków o charakterze przeciwnowotworowym.
File
  • File: 1
    praca_inż_-_Mackiewicz_Zuzanna_-_278376.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 29820

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT0f3b6d520b65412bb8215648bd91b62f/
URN
urn:pw-repo:WUT0f3b6d520b65412bb8215648bd91b62f

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page