Diseño e implementación de una plataforma de microtitulación elástica que genera esfuerzos cortantes y elongaciones homogéneas para cultivo de células bidimensionales

Abstract

Las variables bioquímicas y las modulaciones mecánicas influyen en el comportamiento celular. A la actualidad, los sistemas de microtitulación comerciales no ejercen modulaciones mecánicas homogéneas en regiones de cultivo celular independientes (superficies de pocillos). Esta homogeneidad es necesaria para estudiar con mayor precisión la respuesta biológica de las células a estas modulaciones y para ello, se requiere la mayor población celular bajo las mismas condiciones mecánicas. Por lo que en este proyecto de tesis, se presenta una plataforma de microtitulación que genera campos de elongaciones y esfuerzos cortantes homogéneos en las regiones de interés para cultivo celular, esto con el fin de obtener poca variabilidad de las magnitudes de estímulos mecánicos en una misma región de cultivo. Para lo cual, para el diseño de la plataforma se usaron las dimensiones estándares de sistemas de microtitulación comerciales y, con el objetivo de desarrollar campos mecánicos homogéneos, se empleó un software de cálculo por elementos finitos y herramientas de optimización topológica. Con la optimización realizada se obtuvo un incremento a aproximadamente 250 % en área de región de cultivo celular con esfuerzos cortantes homogéneos y un aumento al 177 % del área de cultivo bajo elongaciones homogéneas con respecto a sistemas de microtitulación con dimensiones comerciales. Se analizaron dos materiales: RTV1500 y Sylgard 184; y para la manufactura del diseño propuesto se empleó fabricación digital aditiva tradicional y fabricación con tecnología Polyjet. Los principios de accionamiento para lograr las elongaciones y esfuerzos cortantes se basaron en el accionamiento neumático y la minifluídica, respectivamente. Finalmente se verificó la capacidad del sistema de ser estéril y se validó funcionalmente, mediante el análisis de viabilidad de una línea celular comercial.