Inhibition of angiogenesis in vitro with soluble copolymers monitored with a quartz crystal resonator

A quartz crystal resonator was used to monitor specific, integrin-mediated adhesion of human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) to distinct water-soluble copolymers on a gold quartz crystal surface. This technique used transverse propagation of an acoustic shear wave generated by a sinusoidal electric field through the quartz crystal and the foreign material provides powerful and non-destructive means for characterizing cell-material interfacial properties. Measurements of the time-variation of the electrical motional resistance near the mechanical sensor resonant frequency were performed to test soluble copolymer plus cell suspensions. Cell adhesion in contact with various soluble copolymers was assessed by the quartz crystal resonator-based technique and compared with cell counting. Inhibition of HUVEC adhesion with different soluble copolymers of various chemical compositions was analyzed and discussed in the perspective of a possible application of these soluble copolymers to anti-angiogenesis. We have shown that bioactive methacrylic acid (MA)/sodium styrene sulfonate (NaSS) based copolymers, bearing both sulfonate and carboxylate groups inhibit adhesion of HUVEC when compared to HUVEC alone. The copolymers tested are excellent candidates for biomedical applications where inhibition of cell adhesion and proliferation is needed: these copolymers can be tested as bioactive molecules or agents against solid tumors, such as anti-angiogenic drugs.

RésuméLe résonateur à quartz a été utilisé afin de mesurer l’adhérence via les intégrines de cellules endothéliales humaines de cordon ombilical (HUVEC) sur la surface en or du quartz sous l’effet de copolymères solubles. Cette technique permet la propagation transversale d’une onde de cisaillement acoustique produite par un champ électrique sinusoïdal provenant du cristal de quartz et fournit ainsi des moyens puissants et non destructifs pour caractériser les interactions cellule-support. Des mesures de la variation de la résistance motionelle électrique en fonction du temps au alentour de la fréquence de résonance ont été effectuées pour analyser les suspensions de cellules additionnées de copolymères solubles. L’adhésion des cellules en contact avec différents copolymères solubles a été étudiée par la technique du résonateur à quartz et comparée au comptage cellulaire. L’inhibition de l’adhérence de HUVEC avec ces différents copolymères solubles de compositions chimiques variables a été analysée et discutée dans la perspective d’une application possible de ces copolymères solubles en tant que produits anti-angiogenèses. Nous avons prouvé que les copolymères bioactifs à base d’acide méthacrylique (MA)/sulfonate de styrène de sodium (NaSS) comportant des groupements sulfonate et carboxylate inhibent l’adhésion des HUVEC une fois comparés aux cellules HUVEC sans copolymères. Les copolymères testés sont d’excellents candidats pour des applications biomédicales où l’inhibition de l’adhésion et de la prolifération des cellules est nécessaire: ces copolymères peuvent être utilisés en tant que molécules ou agents bio-actifs contre des tumeurs solides telles que les substances anti-angiogéniques.