Aktif Hücre Kültürü Şekil Bellek Polimerler
Summary
Hücre kültürü substratlar kültür sırasında topografya değiştirme yeteneği geliştirmek için bir yöntem açıklanmıştır. Bu yöntem, kalıcı bir şekil ezberlemek yeteneğine sahip şekil hafızalı polimerler olarak bilinen akıllı malzemelerin kullanımını sağlar. Bu konsept, malzeme ve uygulamaları geniş bir yelpazede uyarlanabilir.
Abstract
Şekil hafızalı polimerler (TPF) sabit, geçici bir şekil ısı 1-5 gibi bir uyarıcı başvurusu üzerine önceden belirlenmiş bir kalıcı şekil değiştirme yeteneği var "akıllı" malzemelerin bir sınıf . Tipik bir şekil hafızalı döngüsü, SMP, geçiş sıcaklığı, T trans [ya da erime sıcaklığı (T m) veya cam geçiş sıcaklığı (T g)] daha yüksek bir yüksek sıcaklıkta deforme olur . Deformasyonu, elastik ve ağırlıklı olarak oluşturan ağ zincirleri (kauçuk elastisite teorisi aşağıdaki) konformasyonel entropi azalmaya yol açar. Dış gerginlik ya da stres sabit korurken, deforme SMP sonra trans, T altındaki bir sıcaklıkta soğutulur. Soğutma sırasında, daha katı bir devlet (yarı-kristal veya camsı), kinetik tuzakları ya da "donar" makroskopik şekli tespit önde gelen bu düşük-entropi devlet malzeme için malzeme geçişler. Şekil kurtarma stressiz (kısıtlamasız) koşulu altında sürekli T trans yoluyla malzeme ısıtma ile tetiklenir. Ağ zincirleri (kazanmış hareketlilik), termodinamik olarak tercih edilen, maksimum entropi durumu, kalıcı şekil geçici şekil maddi değişiklikler için dinlenmek için izin vererek.
Hücreler, kendi çevresini saran havadan 6 mekanik özellikleri ölçme yeteneğine sahiptir . Mekanizmaları yoluyla mekanik hücreler ve fiziksel çevre kontrol hücre davranış arasındaki etkileşimleri aktif araştırma alanları. Tanımlanan topografya Substratlar bu mekanizmaların soruşturma güçlü bir araç olarak ortaya çıkmıştır. Mesoscale, microscale ve substrat topografya nano ölçekli desen hücre hizalama, hücre tutunması ve hücre çekiş güçleri 7-14 doğrudan gösterilmiştir. Bu bulgular, kontrolü ve testi, hücre kültürü sırasında hücreler ve onların fiziksel çevre arasındaki mekanik etkileşimleri taban topografyası için bir potansiyel altını var, ama bugüne kadar kullanılan substratlar genelde pasif olmuş ve kültürü içinde önemli bir değişiklik programlanmış olamazdı. Bu fiziksel staz kültür hücreleri kontrol etmek için topografik yüzeylerin potansiyeli sınırlıdır.
Burada, aktif hücre kültürü (ACC) SMP substratlar, substrat topografya ve deformasyon programlanmış kontrolü sağlamak için yüzey şekil hafızalı istihdam tanıtıldı. Bu yüzeyler, geçici bir yivli topografya ikinci, neredeyse düz bir hafızaya topografya geçiş yeteneği göstermektedir. Topografya Bu değişiklik, standart hücre kültürü koşullar altında hücre davranışını kontrol etmek için kullanılabilir.
Protocol
Discussion
NOA63 T g kolayca kür sıcaklığı ile kontrol edilebilir. Biz, uyumlu bir hücre aralığında tetiklenebilir SMP substratlar oluşturmak için bu kullanılır. NOA63 kuru T g düşürür su plastikle, bu nedenle 125 ° C, 30 ve 37 ° C arasında ıslak Tg aralığı taşımak için kür tarafından kuru T g arttı
Göstermiştir aktif hücre kültürü substratlar hücre davranışını kontrol edebiliyoruz. Microfilament yeniden yapılanma sonuçları ko…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar ACC substrat hazırlanması ile teknik yardım için Kelly A. Burke teşekkür etmek istiyorum. Copyright Elsevier (2011). 10.1016/j.biomaterials.2010.12.006: Biyomalzeme yayınlanan makale, Davis KA, ve ark, şekil hafızalı polimer yüzeylerde, Biyomalzeme, DOI Dinamik hücre davranışı geçerli. Bu malzeme Hibe DMR-0907578 sayılı altında NSF tarafından desteklenen iş dayanmaktadır.
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).
