Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/69382
Title: Development of paper-based 3D cell culture devices and real-time biosensing applications
Other Titles: การพัฒนาอุปกรณ์โครงร่างฐานกระดาษสำหรับเพาะเลี้ยงเซลล์แบบสามมิติและการประยุกต์ใช้ทางไบโอเซนเซอร์แบบตามเวลา
Authors: Naricha Pupinyo
Advisors: Wanida Laiwattanapaisal
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Allied health Sciences
Advisor's Email: Wanida.k@chula.ac.th
Subjects: Cell culture
Paper
การเพาะเลี้ยงเซลล์
กระดาษ
Issue Date: 2019
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: Due to its micro fibrous pores, paper has gained traction in the use as a scaffold for 3D cell culture. To study melanoma mechanism, screening the amount of melanin production and invasion study are major keys for drug development. In this work, we developed paper-based devices for culturing melanoma cells. Through the development process, we obtained the optimal parameters, which were applied for 3 different projects; 1) Anti-melanogenic effect screening, 2) Impedance-based E-screen assay, and 3) A membrane insert for real-time invasion assay. As a result of melanin production from melanocytes, the cells can be easily observed after a few days of culturing due to their black color. Fortunately, this color change can easily be visualized when melanocyte is cultured in the paper due to the white color of the paper. The paper was then applied for anti-melanogenic screening of the natural compounds with short analysis time and easy steps. In order to develop the real-time invasion assay, we primarily study the impedance characteristics of cells. The obtained impedance parameters were applied for real-time estrogen screening as a parallel project. Based on the estrogen receptor on breast cancer cells, the binding of estrogen can increase cell proliferation, resulting in the increased impedance magnitude. The estrogenic effect of the test compounds, Bisphenol-A and Irgarol 1051, were then monitored in real time. After that, we applied the obtained impedance parameters for the development of real-time invasion assay device using paper as a membrane insert. The concept was based on the blockage of invasive cells within paper pores, resulting in the increased impedance magnitude. The device was applied for real-time invasion study of melanoma cells under the treatment of IGF-1.  Melanoma invasion could be tracked within 7 h after IGF-1 treatment. Thus, the invasion of melanoma cells was less likely affected by cell proliferation. 
Other Abstract: ปัจจุบันกระดาษสามารถใช้เป็นโครงร่างสำหรับเพาะเลี้ยงเซลล์ เนื่องจากกระดาษประกอบไปด้วยเส้นใยที่สามารถค้ำจุนเซลล์ได้ในรูปแบบสามมิติ การศึกษามะเร็งผิวหนังในปัจจุบันอาศัยการตรวจวัด 2 วิธีหลัก คือการศึกษาปริมาณการสร้างเมลานินและการบุกรุกของเซลล์มะเร็งผิวหนังต่อสิ่งเร้าชนิดต่างๆ ในงานวิจัยนี้ผู้วิจัยได้พัฒนาอุปกรณ์โครงร่างฐานกระดาษสำหรับเพาะเลี้ยงเซลล์เมลาโนมาแบบสามมิติ ระหว่างการพัฒนา ผู้วิจัยได้ประยุกต์ใช้พารามิเตอร์ต่างๆเพื่อพัฒนางานวิจัย 3 งาน ได้แก่ อุปกรณ์ตรวจวัดฤทธิ์การยับยั้งการสร้างเมลานินของสารประกอบทางธรรมชาติ วิธีการตรวจคัดกรองสารออกฤทธิ์คล้ายเอสโตรเจนแบบตามเวลา และอุปกรณ์การตรวจวัดการบุกรุกของเมลาโนมาแบบตามเวลา การใช้กระดาษสีขาวสำหรับเพาะเลี้ยงเซลล์เมลาโนมาช่วยให้การสังเกตสีของเมลานินซึ่งมีสีดำง่ายขึ้น โดยสีของเมลานินสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า และประเมินปริมาณความเข้มได้โดยใช้คอมพิวเตอร์โปรแกรม ในงานวิจัยแรกนี้ผู้วิจัยพบว่าอุปกรณ์ดังกล่าวสามารถใช้ตรวจหาฤทธิ์การยับยั้งการสร้างเมลานินในสารประกอบทางธรรมชาติภายในเวลาอันรวดเร็วและง่าย ต่อมาผู้วิจัยได้ศึกษาค่าพารามิเตอร์เบื้องต้นสำหรับเลี้ยงเซลล์ ค่าพารามิเตอร์ดังกล่าวได้ถูกนำไปประยุกต์ใช้เพื่อพัฒนาวิธีการตรวจวัดสารออกฤทธิ์คล้ายเอสโตรเจนแบบตามเวลา โดยอาศัยการจับของเอสโตรเจนบนเซลล์มะเร็งเต้านม ซึ่งส่งผลให้เซลล์เพิ่มจำนวนมากขึ้น จำนวนของเซลล์ดังกล่าวทำให้ค่าอิมพิแดนซ์สูงขึ้นตามความเข้มข้นของเอสโตรเจน วิธีดังกล่าวสามารถตรวจหาการออกฤทธิ์คล้ายเอสโตรเจนของ Bisphenol-A และ Irgarol 1051 ได้แบบตามเวลาและให้ผลรวดเร็วกว่าวิธีดั้งเดิม หลังจากนั้นผู้วิจัยได้นำสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการเลี้ยงเซลล์เมลาโนมาบนกระดาษจากงานวิจัยแรก และค่าพารามิเตอร์สำหรับการตรวจวัดอิมพิแดนซ์จากงานวิจัยที่สองมาประยุกต์ใช้ในการพัฒนางานวิจัยที่สาม เพื่อพัฒนาอุปกรณ์การตรวจวัดการบุกรุกของเซลล์เมลาโนมาแบบตามเวลาโดยใช้กระดาษเป็นเยื่อเลือกผ่าน อุปกรณ์ดังกล่าวได้พัฒนาภายใต้หลักการการอุดตันของเซลล์ที่บุกรุกผ่านกระดาษ ซึ่งส่งผลให้การไหลของกระแสไฟฟ้ายากขึ้นและทำให้ค่าอิมพิแดนซ์สูงขึ้นตามลำดับ อุปกรณ์ดังกล่าวได้นำไปใช้ศึกษาการบุกรุกของเซลล์เมลาโนมาภายใต้การทดสอบร่วมกับ Insulin growth factor-1 ผู้วิจัยพบว่า การบุกรุกของเซลล์เมลาโนมาสามารถตรวจพบได้ภายใน 7 ชม. หลังจากใส่สาร Insulin growth factor-1 ทำให้ลดระยะเวลาการติดตามและสามารถลดผลกระทบของการเจริญเติบโตของเซลล์ต่อการวัดปริมาณเซลล์บุกรุกลงได้
Description: Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2019
Degree Name: Doctor of Philosophy
Degree Level: Doctoral Degree
Degree Discipline: Clinical Biochemistry and Molecular Medicine
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/69382
URI: http://doi.org/10.58837/CHULA.THE.2019.143
metadata.dc.identifier.DOI: 10.58837/CHULA.THE.2019.143
Type: Thesis
Appears in Collections:All - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
5876954437.pdf5.33 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.