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TítuloElectrochemical 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-chaveCancro
Cultura 3D
Eletroquímica
Sensores
3D culture
Cancer
Electrochemistry
pH
Sensors
Data27-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.
TipoDissertação de mestrado
DescriçãoDissertação de mestrado em Biofísica e Bionanossistemas
URIhttps://hdl.handle.net/1822/80700
AcessoAcesso aberto
Aparece nas coleções:BUM - Dissertações de Mestrado
CDF - FAMO - Dissertações de Mestrado/Master Thesis
DBio - Dissertações de Mestrado/Master Theses

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