זיכרון צורה פולימרים לתרבות התא הפעיל
Summary
שיטה לפיתוח תרבות מצעים תא עם היכולת לשנות את הטופוגרפיה במהלך התרבות מתואר. השיטה עושה שימוש חומרים חכמים המכונה זיכרון פולימרים צורה יש את היכולת לשנן צורה קבועה. תפיסה זו ניתנת להתאמה למגוון רחב של חומרים ויישומים.
Abstract
זיכרון צורה פולימרים (SMPs) הם קבוצה של חומרים "חכמים", כי יש את היכולת לשנות מן צורה קבועה זמני לעצב מראש קבוע על פי בקשה של גירוי כגון חום 1-5. ב מחזור צורה טיפוסית זיכרון, SMP הוא מעוות הראשון טמפרטורה מוגבה כי הוא גבוה יותר מאשר טמפרטורת המעבר שלה, T טרנס [או את טמפרטורת ההתכה (T מ '), או את המעבר זכוכית הטמפרטורה (ט ז)]. העיוות הוא אלסטי בטבע בעיקר מוביל לירידה אנטרופיה קונפורמציה של הרשתות רשת המרכיבים (בעקבות התיאוריה גומי אלסטיות). SMP מעוות הוא מקורר אז לטמפרטורה מתחת T שלו טראנס, תוך שמירה על מתח מתח חיצוני או קבוע. במהלך הקירור, המעברים חומר למצב נוקשה יותר (למחצה גבישי או זכוכית), אשר kinetically מלכודות או "מקפיאה" את החומר במצב נמוך אנטרופיה זה מוביל לתיקון צורה מקרוסקופית. התאוששות צורה מופעלת על ידי ברציפות חימום החומר באמצעות T טראנס תחת תנאי (מאולצת) ללא מתח. בכך שהוא מאפשר את השרשראות רשת (עם ניידות חזרה) כדי להירגע המועדף thermodynamically מדינתם מקסימלי, אנטרופיה, שינויים מהותיים מהצורה זמני בצורת קבע.
תאים המסוגלים מדידות תכונות מכניות של הסביבה המקיפה שלהם 6. המנגנונים שבאמצעותם אינטראקציות בין תאים מכני ושליטה הסביבה הפיזית שלהם התנהגות התא הם תחומי מחקר פעילים. מצעים של הטופוגרפיה מוגדר התפתחו כמו כלים רבי עוצמה בחקירה של מנגנונים אלה. Mesoscale, microscale, ודפוסי ננומטרי של הטופוגרפיה המצע הוכחו ישיר יישור התא, הידבקות התא המתיחה תא כוחות 7-14. ממצאים אלה יש הדגיש את הפוטנציאל הטופוגרפיה המצע לשלוט assay את האינטראקציות מכני בין תאים הסביבה הפיזית שלהם במהלך תרבית תאים, אך מצעים השתמשו עד כה היו בדרך כלל פסיבי ולא יכול להיות מתוכנת כדי לשנות באופן משמעותי במהלך התרבות. זה קיפאון גופני הגבילה את הפוטנציאל של מצעים הטופוגרפי לשלוט התאים בתרבית.
כאן, פעיל תרבית תאים (ACC) מצעים SMP מוצגים המעסיקות צורה משטח זיכרון לספק שליטה מתוכנת הטופוגרפיה המצע ואת העיוות. מצעים אלה מדגימים את היכולת המעבר טופוגרפיה מחורצת זמני הטופוגרפיה שנייה פה כמעט שטוח. שינוי זה ב הטופוגרפיה יכול לשמש כדי לשלוט בהתנהגות התא בתנאים סטנדרטיים התרבות התא.
Protocol
Discussion
G T של NOA63 ניתן לשלוט בקלות באמצעות הטמפרטורה ריפוי. השתמשנו הזה כדי לייצר מצעים SMP כי יכול להיות מופעלות במגוון תואם התא. NOA63 הוא פלסטיק במים אשר מפחית את היובש T g, ולכן הגדלנו היבש T g על ידי ריפוי ב 125 ° C כדי להזיז את טווח Tg רטוב בין 30 ל 37 ° C.
<p class="jove_conten…Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מבקשים להודות קלי א 'ברק על סיוע טכני בהכנת המצע ACC. מבוסס על מאמר שפורסם ב Biomaterials, דיוויס KA, et al, התנהגות התא דינמי על זיכרון צורה פולימר מצעים, Biomaterials, doi:. 10.1016/j.biomaterials.2010.12.006, זכויות יוצרים Elsevier (2011). חומר זה מבוסס על עבודה נתמכת על ידי ה-NSF תחת גרנט לא DMR-0907578.
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
- Liu, C., Qin, H., Mather, P. T. Review of progress in shape-memory polymers. J. Mater. Chem. 17, 1543-1543 (2007).
- Mather, P. T., Luo, X. F., Rousseau, I. A. Shape Memory Polymer Research. Annu. Rev. Mater. Res. 39, 445-445 (2009).
- Lendlein, A., Kelch, S. Shape Memory Polymers. Angew. Chem. Int. Edit. 41, 2034-2034 (2002).
- Ratna, D., Karger-Kocsis, J. Recent advances in shape memory polymers and composites: a review. J. Mater. Sci. 43, 254-254 (2008).
- Rousseau, I. A. Challenges of shape memory polymers: A review of the progress toward overcoming SMP’s limitations. Polym. Eng. Sci. 48, 2075-2075 (2008).
- Pelham, R. J., Wang, Y. L. Cell locomotion and focal adhesions are regulated by substrate flexibility. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 94, 13661-13661 (1997).
- Addae-Mensah, K. A., Kassebaum, N. J., Bowers, M. J., Reiserer, R. S., Rosenthal, S. J., Moore, P. E., Wikswo, J. P. A flexible, quantum dot-labeled cantilever post array for studying cellular microforces. Sensor Actuat. a-Phys. 136, 385-385 (2007).
- du Roure, O., Saez, A., Buguin, A., Austin, R. H., Chavrier, P., Siberzan, P., Ladoux, B. Force mapping in epithelial cell migration. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 102, 2390-2390 (2005).
- Lam, T., Clem, W. C., Takayama, S. Reversible on-demand cell alignment using reconfigurable microtopography. Biomaterials. 29, 1705-1705 (2008).
- Stevens, M. M., George, J. H. Exploring and engineering the cell surface interface. Science. 310, 1135-1135 (2005).
- Tan, L., Tien, J., Pirone, D. M., Gray, D. S., Bhadriraju, K., Chen, C. S. Cells lying on a bed of microneedles: an approach to isolate mechanical. 100, 1484-1484 (2003).
- Teixeira, A. I., Nealey, P. F., Murphy, C. J. Responses of human keratocytes to micro- and nanostructured substrates. J. Biomed. Mater. Res. A. 71A, 369-369 (2004).
- Yang, M., Sniadecki, N., Chen, C. Geometric Considerations of Micro- to Nanoscale Elastomeric Post Arrays to Study Cellular Traction Forces. Adv. Mater. 19, 3119-3119 (2007).
- Zhao, Y., Zhang, X. Cellular Mechanics Study in Cardiac Myocytes Using PDMS Pillars Array. Sensor Actuat. a-Phys. 125, 398-398 (2006).
- DiOrio, A. M., Luo, X., Lee, K. M., Mather, P. T. A Functionally Graded Shape Memory Polymer. Soft Matter. 7, 68-68 (2011).
- Davis, K. A., Burke, K. A., Mather, P. T., Henderson, J. H. Dynamic cell behavior on shape memory polymer substrates. Biomaterials. 32, 2285-2285 (2011).
