Optimizing optical methods for organ-on-chip applications and on-line monitoring of cellular proliferation in prostate cancer

Abstract

[ES] La hipoxia, descrita como bajo nivel de oxígeno, está relacionada con varios procesos cancerígenos, como el aumento de probabilidad de metástasis, cambios metabólicos celulares y necrosis. Por lo tanto, el papel de la hipoxia en la progresión del cáncer sigue siendo un tema de interés y los investigadores han desarrollado diferentes métodos para crear microambientes hipóxicos en entornos de laboratorio. En esta tesis, se aplican condiciones de hipoxia y normoxia en dispositivos organ-on-chip (OoC) a dos líneas celulares diferentes de cáncer de próstata con el objetivo de evaluar el desempeño de métodos ópticos para la monitorización de la proliferación celular en línea sin interrumpir el entorno específico de oxígeno, en comparación con un método bioquímico invasivo (tinción con cristal violeta). Respecto a los métodos ópticos empleados, se adquieren imágenes de microscopio de contraste de fase y se utiliza la herramienta de MATLAB llamada PHANTAST para el procesamiento de imágenes con el fin de evaluar la confluencia celular. Estableciendo métodos ópticos para el monitoreo de células en línea, tratamientos adicionales pueden aplicarse a las células dentro del sistema organ-on-chip de control de oxígeno.

[EN] Hypoxia, meaning low oxygen level, is related to several cancer processes such as increased probability of metastasis, metabolic cell changes and cell necrosis. Thus, role of hypoxia in cancer progression remains a topic of interest and different methods have been developed by researchers to create hypoxic microenvironments in laboratory settings. In this thesis, hypoxia and normoxia conditions in organ-on-chip (OoC) devices are applied to two different prostate cancer cell lines with the objective of evaluate the performance of optical methods to monitor cellular proliferation on-line without interrupting the specific oxygen environment, comparing with a biochemical invasive method (crystal violet staining). Regarding the optical methods used, phase contrast microscope images are acquired and a toolbox from MATLAB called PHANTAST is used for image processing to evaluate the confluency of cells. Establishing optical methods for on-line cell monitoring, further treatments can be performed to the cells inside the oxygen-controlling organ-on-chip system.