Design and prototyping of custom TEER electrodes for a versatile bicompartmental static cell culture platform

In the last decades, TEER (Trans-Epithelial/Endothelial Electrical Resistance) emerged as the golden standard for biological barrier monitoring. It provides quantitative and real-time information about barrier integrity in a label-free and non-invasive way, without requiring time-consuming and invasive analysis (e.g., fluorescence live-imaging, permeability studies). In this thesis, the design and prototyping of custom TEER electrodes for TToP (True Tissue on a Platform) is presented. TToP is a static bicompartmental cell culture platform designed by the ATTiC Lab, Politecnico of Milan. As a main contribution, TToP-compatible TEER electrodes are designed to enable barrier tissue monitoring in TToP and improve the efficiency of TEER procedures. As a further contribution, a biological characterization of TEER measurements is enforced in TToP by using a commercially available measurement system. The goal is to analyze and interpret TEER measurements by relating electrical resistance values with cellular growth, and tight junctions morphology and integrity.

Negli ultimi vent’anni, la TEER (Trans-Epithelial/Endothelial Electrical Resistance) è emersa come golden standard per monitorare la funzionalità dei tessuti barriera. Essa permette di ottenere informazioni quantitative e in tempo reale sulla loro integrità in modo non invasivo. Non necessita, infatti, di utilizzare marcatori, né procedure lunghe e complesse, come ad esempio avviene per la microscopia a fluorescenza o gli studi di permeabilità. In questa tesi sono presentati il design e la prototipazione di elettrodi custom per la misurazione della TEER compatibili con TToP. L’acronimo TToP sta per True Tissue on a Platform, e indica un nuovo dispositivo statico per colture cellulari compartimentalizzate realizzato dal team dell’ATTiC Lab del Politecnico di Milano. Il principale contributo a questa tesi è rappresentato dal design e dalla prototipazione di tali elettrodi, il cui design è teso a migliorare l’efficienza delle procedure di misura TEER. Pensati per essere compatibili con TToP, questi elettrodi permetteranno inoltre di monitorare facilmente i modelli di tessuti barriera realizzati in tale dispositivo. Come ulteriore contributo, una caratterizzazione biologica della misurazione della TEER in TToP viene effettuata utilizzando un sistema di misura disponibile in commercio. L’obiettivo è analizzare e interpretare la TEER, mettendo in relazione la resistenza elettrica con la crescita cellulare e la morfologia e l’integrità delle giunzioni strette.