O cultivo celular é uma técnica fundamental e amplamente utilizada em laboratórios de pesquisa biológica e médica. Permite a reprodução de células em ambiente controlado, visando o estudo de processos fisiológicos, o desenvolvimento de medicamentos, a terapia celular e várias outras aplicações.
No entanto, para alcançar resultados confiáveis e consistentes, é necessário estabelecer e otimizar uma série de parâmetros que influenciam diretamente no crescimento e comportamento das células.
Continue a leitura para conhecer os tipos de células e linhagens, os meios e ambientes de cultivo, além de técnicas de pesagem celular e controle de contaminações!
Tipos de células e linhagens utilizadas
O estudo do cultivo celular envolve a utilização de diferentes tipos de células e linhagens celulares. Cada estrutura possui características distintas que podem influenciar diretamente nos resultados experimentais e nas aplicações específicas da pesquisa.
Uma das principais classificações é em relação à origem das células. Podemos ter aquelas provenientes de culturas primárias, que são obtidas diretamente de tecidos ou órgãos, ou células estabelecidas em linhagens celulares. Essas são derivadas das primárias que foram imortalizadas ou transformadas, permitindo sua proliferação contínua em cultura.
Entre as principais linhagens estão:
- HeLa: derivada de um tumor cervical humano
- HEK293: derivada de células renais embrionárias humanas
As vantagens são a ampla disponibilidade e o crescimento fácil, o que beneficia a realização de experimentos em larga escala. No entanto, é importante considerar que cada linha possui características específicas, como a capacidade de secreção de fatores químicos, resposta a estímulos e sensibilidade a drogas.
Além das linhas celulares, é possível utilizar células primárias, extraídas diretamente de tecidos de animais ou humanos. As estruturas são mais fisiologicamente relevantes, possuindo características mais próximas das suas contrapartes in vivo. No entanto, podem ser mais desafiadoras para se obter e manter em cultura, além de terem um tempo de vida útil limitado.
Meios de cultivo
Os meios de cultivo são uma parte fundamental do cultivo celular em laboratórios. Eles fornecem os nutrientes essenciais necessários para o crescimento e a sobrevivência das células em cultura. Na sequência, entenda sobre a composição e a influência no cultivo!
Composição
Geralmente, são compostos de uma variedade de componentes, incluindo sais, aminoácidos, vitaminas, carboidratos e fatores de crescimento. A composição específica precisa ser cuidadosamente otimizada para cada tipo de célula e linhagem celular, a fim de proporcionar um ambiente ideal para o crescimento e a proliferação celular.
Os nutrientes presentes nos meios de cultivo são essenciais para as células. Veja a relevância de cada um:
- Sais: fornecem os íons necessários para manter o equilíbrio osmótico, a integridade das membranas celulares e a atividade de muitas enzimas.
- Aminoácidos: blocos de construção das proteínas.
- Vitaminas: cofatores essenciais para muitas reações bioquímicas intracelulares.
- Carboidratos: fontes de energia para as células.
- Fatores de crescimento: moléculas específicas que estimulam o crescimento, a diferenciação ou a sobrevivência celular.
Esses fatores direcionam as células em cultivo. A adição desses ao meio pode influenciar significativamente o comportamento e a função da produção.
Os meios de cultura são compostos de sais, aminoácidos, vitaminas, carboidratos e fatores de crescimento.
Influência do meio de cultivo
A influência é profunda, já que um meio de cultivo adequado permite o crescimento saudável das células, para que possam se proliferar de forma eficiente e manter suas características fisiológicas normais.
Por outro lado, quando inadequado, pode levar ao estresse e à má adaptação, resultando em baixa viabilidade, crescimento lento ou até mesmo morte celular.
Ambiente de cultivo
O ambiente de cultivo é um dos fatores essenciais para o sucesso do cultivo celular em laboratórios. Condições adequadas de temperatura, umidade e concentração de dióxido de carbono (CO2) são fundamentais para garantir o crescimento e a saúde das células em cultura. Vamos explorar as variações na sequência!
Temperatura
A temperatura é um dos principais fatores a serem controlados no ambiente de cultivo. Em geral, o cultivo celular in vitro prefere uma faixa estreita de temperatura para o seu crescimento ideal. Geralmente, a recomendação para o cultivo de células humanas é em torno de 37°C, que é a temperatura corporal normal.
No entanto, algumas linhagens celulares podem ter requisitos diferentes, variando entre 32°C e 39°C. A manutenção de uma temperatura constante e controlada assegura o correto funcionamento das reações bioquímicas celulares e o crescimento adequado.
<h3> Umidade
A umidade relativa ideal no ambiente de cultivo pode variar de 90% a 95%. Manter a condição adequada ajuda a prevenir a desidratação das células e minimiza a perda de água por evaporação. Isso é especialmente importante em incubadoras de cultivo celular, onde a exposição prolongada à baixa umidade pode resultar em estresse celular e morte.
Concentração de CO2
A concentração de CO2 tem influência direta no pH do meio de cultura. A maioria das células cultivadas em laboratório requer valores entre 3% e 10%.
O CO2 é absorvido pelas células e, ao interagir com a água, forma ácido carbônico, o que ajuda a manter o pH ótimo para as células.
Outros fatores
Além dessas condições, o ambiente de cultivo deve ser controlado quanto à esterilidade e aos níveis de luz. Realize a limpeza regular do local e utilize técnicas assépticas para minimizar a contaminação microbiológica.
Quanto à iluminação, muitas vezes, é preferível manter o ambiente escuro para evitar danos ao DNA celular ou fotodegradação de componentes do meio de cultivo.
Técnicas de pesagem celular
A medição e a quantificação precisa do número de células no cultivo são fundamentais para muitas aplicações, como a avaliação da viabilidade celular, a triagem de drogas e a produção de terapias celulares. A contagem é frequentemente realizada por meio da técnica de pesagem celular.
O procedimento consiste na medição da massa celular total em um determinado volume de meio. Outra base é a relação linear entre a massa e a densidade óptica em uma faixa específica de comprimentos de onda.
Assim, a pesagem celular pode ser realizada por meio de equipamentos, como coulter counter, microscópios eletrônicos ou balanças digitais de precisão. Confira os métodos mais utilizados.
Hemocitômetro
O método do hemocitômetro é relativamente simples e acessível, mas requer treinamento e experiência para obter resultados precisos e reprodutíveis. A contagem é realizada por meio da visualização das células sob um microscópio em uma grade especializada sobreposta à superfície da lâmina. As células são contadas em várias áreas diferentes da grade, e o cálculo é realizado com base na fórmula fornecida com o hemocitômetro.
O microscópio é um dos equipamentos utilizados para obter os dados de pesagem celular.
Espectrofotometria
Outra técnica comum de pesagem celular é a espectrofotometria, que permite a quantificação rápida e precisa das células por meio da medição da densidade óptica em um determinado comprimento de onda. O método pode ser automatizado em muitos equipamentos de laboratório para garantir alto grau de precisão e reprodutibilidade.
Controle de contaminações
O controle adequado da contaminação garante a pureza e a viabilidade das culturas celulares. Existem diversas fontes para causa, incluindo o ambiente de cultivo, os materiais de cultura, os manipuladores e até mesmo outras culturas altamente contaminadas.
Portanto, é importante implementar estratégias de prevenção e monitoramento para garantir que as culturas de células sejam mantidas livres de contaminações. Veja, a seguir, dicas para prevenir e controlar a contaminação em cultivo celular!
Protocolos de assepsia
Estabeleça e siga rigorosos padrões de higiene durante todo o processo de cultivo celular, incluindo a limpeza adequada de equipamentos e superfícies de trabalho, bem como a utilização de luvas e equipamentos de proteção pessoal.
Escolha de produtos
Utilize água ultrapura e meios de cultura estéreis e de alta qualidade para minimizar a exposição da cultura a contaminantes químicos e biológicos.
Utilize produtos de qualidade para evitar contaminação na cultura de células.
Armazenamento
Guarde corretamente todos os materiais de cultura celular e reagentes, incluindo antibióticos, antifúngicos e outros agentes antimicrobianos, e verifique regularmente as datas de validade dos reagentes.
Controle de qualidade
Realize uma triagem rigorosa dos doadores de células, incluindo testes de saúde e exames microbiológicos para evitar a introdução de bactérias, vírus ou fungos nas culturas.
Monitoramento
Supervisione regularmente as culturas de células quanto a sinais de contaminação, como alterações no pH do meio de cultura, mudanças no crescimento celular e visualização de infectantes por meio de microscopia.
Programa de quarentena
Implemente uma programação para novas culturas que inclua uma análise de sua pureza antes de sua utilização nas culturas em série, a fim de prevenir introduções indevidas de contaminantes.
No caso de ocorrer a contaminação, é importante agir de imediato para minimizar os danos e, se possível, isolar as culturas afetadas. O melhor a se fazer é descontaminar o ambiente de trabalho e todo o material utilizado a fim de evitar a propagação para outras culturas em uma tentativa de salvaguardá-las.
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No mundo da pesquisa em biologia molecular, o cultivo celular desempenha papel fundamental. No entanto, é essencial garantir a pureza e a qualidade das culturas para obter resultados confiáveis e reprodutíveis. Ao implementar estratégias de controle de contaminações, é possível manter as culturas livres de impurezas.
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