Dynamic cultivation of stem cells in porous substrates

V posledních 15 letech způsobují cévní onemocnění nejvíce úmrtí v globálním měřítku. Ucpání cévy, často způsobené aterosklerózou, která je nejčastější příčinou vzniku cévních onemocnění, se léčí implantací náhradní cévy, tzv. bypassem, kdy může být využita céva i z umělého materiálu, např. celulózy. Tkáňové inženýrství má velký potenciál pro tvorbu náhrad z vlastních buněk pacienta, osazených na umělý nosič. V rámci této práce byla navržena kultivační komora, ve které budou buněčné kultury uložené v porézních substrátech a stimulované tlakem nebo průtokem. V rámci práce byl také rozšířen systém mechanického namáhání o softwarové řešení úpravy periody stimulace. Navržená kultivační komora a provedené úpravy byly otestovány krátkodobými buněčnými experimenty. Ověřen byl také vliv průtokové a mechanické stimulace kmenových buněk do hladké svaloviny analýzou diferenciačních markerů vzniklých kultur porovnáním s kulturou statickou. Provedenými experimenty byl prokázáno, že komora je pro buňky netoxická a umožnuje proliferaci a diferenciaci kmenových buněk. Úpravy systému se prokázali jako funkční. Analýza diferenciačních markerů ukázala, že dynamická kultura vykazuje silnější, lépe definované buňky hladké svaloviny s uspořádaným nasměrováním než kultura statická.Cardiovascular diseases are the most common causes of death over last 15 years worldwide. A vascular blockage, mostly inflicted by atherosclerosis, is the main cause of a cardiovascular disease origin. It is treated with a blood vessel implantation, so called bypass, which might be manufactured from artificial material, e. g. cellulose. Tissue engineering appears to be a promising way of autologous grafts manufacturing. In this research a new design of a scaffold-supporting cultivation chamber providing pressure or flow mechanical stimulation was created. The goal also consists in enhancing the system of cyclic mechanical loading by creating a period controlling software. The cultivation chamber design and system enhancement were both verified during short term cell experiments. Effect of pressure and flow stimulation were tested by differentiation markers analysis during the cell experiment as well. Results of experiments have proven nontoxicity of the chamber as well as creating good environment for cell proliferation and differentiation. System enhancement seems to be fully functional. Differentiation markers analysis showed better defined, stronger cells with order in their direction in dynamic cell culture