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https://hdl.handle.net/1822/80700
Título: | Electrochemical pH monitoring in cell culture systems |
Outro(s) título(s): | Monotorização eletroquímica do pH em sistemas de culturas celulares |
Autor(es): | Oliveira, Micaela Tavares |
Orientador(es): | Ainla, Alar Castanheira, Elisabete M. S. |
Palavras-chave: | Cancro Cultura 3D Eletroquímica Sensores 3D culture Cancer Electrochemistry pH Sensors |
Data: | 27-Out-2021 |
Resumo(s): | O cancro é umas das doenças com maior taxa de mortalidade em países desenvolvidos. Em ordem a
desenvolver estratégias terapêuticas para a prevenção do seu crescimento e propagação, uma
compreensão detalhada do tecido cancerígeno e a atividade metabólica das células é requerida. Todavia,
a monotorização in vivo do cancro em humanos é desafiante e os modelos animais oferecem uma
exatidão limitada na reprodução desta doença. Por esse motivo, modelos in vitro organ-on-a-chip
melhorados, que mimetizam as suas características são necessitados urgentemente.
O microambiente do cancro tem uma grande influência no seu comportamento, onde o pH e a
acidificação extracelular são alguns dos parâmetros essenciais. Por esta razão, nesta tese nós
desenvolvemos um sistema de deteção para a monitorização do pH, em tempo real, em modelos
cancerígenos on-a-chip. A nossa abordagem baseia-se na deteção eletroquímica potenciométrica, na qual
variações na concentração de protões são detetadas através da medição das diferenças de potencial
entre um elétrodo de óxido de irídio e um elétrodo de referência de cloreto de prata. Os testes de
otimização têm sido realizados com o objetivo de obter um sistema de medição para monitorização em
culturas celulares por longos períodos de tempo. Primeiramente, o sistema foi testado em modelos de
cultura celular em 2D, uma placa de 6 poços. Este passo intermediário funciona para comprovar que o
sistema otimizado poderá ser utilizado com sucesso em culturas celulares, antes de prosseguirmos com
a integração e os testes no modelo 3D desenvolvido. Por outro lado, também potencia o desenvolvimento
de uma nova aplicação para este sistema de medição, como por exemplo um sistema de monitorização
do pH durante testes realizados em modelos em 2D, como em testes para o desenvolvimento de
fármacos. Deste modo, nós apresentamos o progresso da otimização de um modelo microfluídico para
o cancro, integrado com um sensor de pH. Tal sistema pode ser útil como plataformas para a pesquisa
do cancro e, eventualmente, traçar o caminho como um instrumento clínico para determinar a melhor
opção de tratamento personalizado. Cancer is one of the diseases with the highest mortality rates in developed countries. In order to develop therapeutic strategies for the prevention of its growth and spreading, detailed understanding of the cancerous tissue and metabolic activity of cells is required. However, in vivo monitoring of cancer in humans is challenging and animal models can only offer limited accuracy in reproducing this disease. Therefore, improved in vitro cancer on-a-chip models, mimicking its features are urgently needed. It is known that cancer microenvironment has a high influence on its behaviour, where local pH and extracellular acidification are one of the essential parameters. Hence, in this thesis we have developed a sensing system for monitoring pH in real time in cancer models on-a-chip. Our approach is based on electrochemical potentiometric sensing, in which changes in the concentration of protons are detected by measuring potential differences between an IrOx based electrode and a Ag/AgCl reference electrode. Optimization testing has been directed towards achieving a stable sensing system for long term cell culturing. This system has been first tested in a 2D cell culture system, a 6 multiwell plate. This middle step provides a proof of concept that the sensing system can be successfully applied to cell culture systems before undergoing further developments to integrated it in the 3D chip. On the other hand, it also allows for the development of new application for such system, such as pH monitoring during different assays involving multiwell culturing, for instance for drug testing applications. Hereby, we present an ongoing development and optimization of a microfluidic system for cancer on a chip model with the integrated sensing capabilities. Such system can be useful as cancer research platforms and eventually pave the way also to clinical tools for determining the best personalized treatment options. |
Tipo: | Dissertação de mestrado |
Descrição: | Dissertação de mestrado em Biofísica e Bionanossistemas |
URI: | https://hdl.handle.net/1822/80700 |
Acesso: | Acesso aberto |
Aparece nas coleções: | BUM - Dissertações de Mestrado CDF - FAMO - Dissertações de Mestrado/Master Thesis DBio - Dissertações de Mestrado/Master Theses |
Ficheiros deste registo:
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