Complex Permittivity Measurement as a New Noninvasive Tool for Monitoring In Vitro Tissue Engineering and Cell Signature Through the Detection of Cell Proliferation, Differentiation, and Pretissue Formation
Notice bibliographique
Résumé
In in vitro tissue engineering, microporous scaffolds are commonly used to promote cell proliferation and differentiation in three-dimensional structures. Classic measurement methods are particularly time consuming, difficult to handle, and destructive. In this study, a new nondestructive method based on complex permittivity measurement (CPM) is proposed to monitor and track the osteoblast and macrophage differentiation through their morphological variation upon cell attachment and proliferation inside the microporous scaffolds. CPM is performed using a vector network analyzer and a dielectric probe under sterile conditions in a laminar-flow hood. A suitable effective medium approximation (EMA) is applied to fit the data in order to extract the parameters of the different constituents. Our data show that the EMA depolarization factor can be monitored to assess the variation of cell morphology characterizing cell attachment. Discrimination between two batches of scaffolds seeded, respectively, with 2 million and 1 million osteoblast cells is possible; the ratio of their CPM-derived cell volume fractions is in agreement with the ratio of their cell seeding numbers. In addition, cell proliferation inside scaffolds seeded with osteoblasts cultured in alpha minimum essential medium and inside scaffolds seeded with osteoblasts cultured in alpha minimum essential medium supplemented to induce the formation of extracellular matrix is monitored via CPM over several days. CPM-determined cell volume fraction is compared to DNA assay cell counts. Extracellular matrix formation and cell presence was confirmed by scanning electron microscopy. A set of three signature parameters (epsilon'mem, epsilon'cyt, kappa'cyt) characteristic of cell line is extracted from CPM. Distinct signatures are recorded for osteoblasts and macrophages, thus confirming the ability of CPM to discriminate between different cell types. This study demonstrates the potential of CPM as a diagnostic tool to monitor quickly and noninvasively cell growth and differentiation inside microporous scaffolds. Our findings suggest that the use of CPM could be extended to many biomedical applications, such as drug detection and automation of tissue and bacterial cultures in bioreactors.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».