Formgedächtnis-Polymere für Active Cell Culture
Summary
Eine Methode zur Entwicklung Zellkultursubstraten mit der Fähigkeit zur Topographie während der Kultur ändern beschrieben. Die Methode nutzt intelligente Materialien wie Formgedächtnis-Polymere, die die Fähigkeit, eine permanente Form auswendig gekannt haben. Dieses Konzept ist anpassungsfähig zu einer breiten Palette von Materialien und Anwendungen.
Abstract
Formgedächtnis-Polymere (SMP) sind eine Klasse von "smart" Materialien, die Fähigkeit, aus einem festen, temporäre Form zu einem vorher festgelegten permanente Form nach der Anwendung eines Reizes wie Hitze 1-5 ändern. In einer typischen Form-Gedächtnis-Zyklus ist der SMP zunächst auf eine erhöhte Temperatur, die höher als seine Sprungtemperatur T trans [entweder die Schmelztemperatur (T m) oder der Glasübergangstemperatur (T g)] ist verformt. Die Verformung ist elastisch in der Natur und vor allem zu einer Reduktion in Konformationsentropie der konstituierenden Netz-Ketten (nach dem Gummielastizität Theorie). Die deformierte SMP wird dann auf eine Temperatur unterhalb seines T trans abgekühlt unter Beibehaltung der äußeren Belastungen oder Stress konstant. Beim Abkühlen des Materials Übergänge zu einer starren Zustand (semi-kristallinen oder glasartigen), die kinetisch-Traps oder "friert" das Material in diesem Zustand niedriger Entropie führt zu makroskopischen Form Befestigung. Shape-Erholung ist durch eine kontinuierliche Erwärmung des Materials durch T trans unter einen stressfreien (unbeschränkt) Zustand ausgelöst. Indem das Netzwerk-Ketten (mit wieder gewonnener Bewegungsfreiheit), um ihre thermodynamisch begünstigt, maximal Entropie Zustand, das Material von der temporären Form in die permanente Form zu entspannen.
Die Zellen sind in der Lage Vermessung der mechanischen Eigenschaften der sie umgebenden Umwelt 6. Die Mechanismen, durch die mechanischen Wechselwirkungen zwischen Zellen und ihrer physischen Umgebung zu kontrollieren das Verhalten der Zelle sind Bereiche der aktiven Forschung. Substrate definierter Topographie sind als leistungsfähige Werkzeuge in der Untersuchung dieser Mechanismen entstanden. Mesoscale, mikro-und nanoskaligen Strukturen von Substrat Topographie haben gezeigt, dass Zellausrichtung, Zelladhäsion und Zell Zugkräfte 7-14 direkt. Diese Ergebnisse haben das Potenzial für Substrat Topographie zu kontrollieren und Test der mechanischen Wechselwirkungen zwischen Zellen und ihrer physischen Umgebung während der Zellkultur unterstrichen, aber die verwendeten Substrate bis dato wurden in der Regel passiv und konnte nicht so programmiert werden, erheblich verändern während der Kultur werden. Diese physikalische Stase hat das Potenzial, topographische Substrate, um Zellen in Kultur-Steuerung begrenzt.
Hier werden aktive Zellkultur (ACC) SMP Substrate eingeführt, beschäftigen Oberflächenform Speicher programmierte Steuerung der Substrat Topographie und Verformung. Diese Substrate die Fähigkeit nachweisen, um den Übergang von einem temporären gerillten Topographie auf eine zweite, fast flach auswendig Topographie. Diese Änderung in der Topographie kann verwendet werden, um das Verhalten der Zelle unter Standard-Zellkultur-Bedingungen zu kontrollieren.
Protocol
Discussion
Die T g NOA63 kann leicht über die Härtungstemperatur gesteuert werden. Wir nutzten diese zu SMP Substrate, die in einer Zelle kompatibel Bereich ausgelöst werden kann, zu generieren. NOA63 durch Wasser, das die trockene T g senkt plastifiziert, so steigerten wir das trockene T g durch Härtung bei 125 ° C auf dem nassen Tg Bereich zwischen 30 und 37 ° C bewegen
Die aktive Zellkultursubstraten nachgewiesen werden können, das Verhalten der Zelle steuern….
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren bedanken sich bei Kelly A. Burke für die technische Unterstützung danken, mit ACC Untergrundvorbereitung. Basierend auf den Artikel Biomaterialien veröffentlicht, Davis KA, et al, Dynamic Verhaltens von Zellen auf Formgedächtnispolymer Substrate, Biomaterialien, doi:. 10.1016/j.biomaterials.2010.12.006, Copyright Elsevier (2011). Dieses Material ist auf der Arbeit von NSF unter Grant No DMR-0907578 unterstützt werden.
Materials
| Name of the reagent or instrument | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| NOA63 | Norland Products Inc. | NOA63 | Lot number 111 |
| Dogbone Punch | TestResource, Inc. Shakopee, MN | Scaled-down Type IV dogbone (ASTM D638-03) | |
| Benchtop Hydraulic Press | Carver | 3851 | |
| C3H10T1/2 Mouse Embryonic Fibroblasts | ATCC | CCL-226 | |
| Biological Safety Cabinet | Thermo Fisher | 1357 | |
| UV Lamp | Spectroline | SB-100PC | |
| Dynamic Mechanical Analyzer (DMA) | TA Instruments, Inc. | Q800 | |
| Inverted Fluorescence Microscope | Leica | Leica DMI 4000B | |
| Confocal Laser Scanning Microscope | Zeiss | LSM 710 | 20x/0.8 NA air or a 40x/1.30 NA oil objective |
References
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