Preparación de Superficies de respuesta térmica nanoestructurados para la Ingeniería de Tejidos
Summary
Nanoscaled sea-island surfaces composed of thermoresponsive block copolymers were fabricated by the Langmuir-Schaefer method for controlling spontaneous cell adhesion and detachment. Both the preparation of the surface and the adhesion and detachment of cells on the surface were visualized.
Abstract
Thermoresponsive poly(N-isopropylacrylamide) (PIPAAm)-immobilized surfaces for controlling cell adhesion and detachment were fabricated by the Langmuir-Schaefer method. Amphiphilic block copolymers composed of polystyrene and PIPAAm (St-IPAAms) were synthesized by reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) radical polymerization. A chloroform solution of St-IPAAm molecules was gently dropped into a Langmuir-trough apparatus, and both barriers of the apparatus were moved horizontally to compress the film to regulate its density. Then, the St-IPAAm Langmuir film was horizontally transferred onto a hydrophobically modified glass substrate by a surface-fixed device. Atomic force microscopy images clearly revealed nanoscale sea-island structures on the surface. The strength, rate, and quality of cell adhesion and detachment on the prepared surface were modulated by changes in temperature across the lower critical solution temperature range of PIPAAm molecules. In addition, a two-dimensional cell structure (cell sheet) was successfully recovered on the optimized surfaces. These unique PIPAAm surfaces may be useful for controlling the strength of cell adhesion and detachment.
Introduction
superficies nanoestructuradas recientemente han atraído considerable atención debido a sus diversas aplicaciones potenciales, incluyendo patrones, cultivo celular, limpieza y cambio de superficie. Por ejemplo, las superficies superhydrophobic inspirados en la nanoestructura de la hoja de loto y otras superficies sensibles son capaces de reaccionar a los estímulos externos 1-4.
La película de Langmuir es uno de los recubrimientos de polímeros más ampliamente estudiados. Una película de Langmuir está formada por moléculas anfifílicas caer en una interfaz aire-agua 5-8. La película puede ser entonces transferida a una superficie sólida por adsorción física o química, y la conformación molecular sobre una superficie sólida se puede controlar utilizando métodos de transferencia vertical y horizontal 9-12. La densidad de la película de Langmuir se puede regular con precisión mediante la compresión de la interfaz aire-agua. Recientemente, este método también ha demostrado ser eficaz para la fabricación nanométrica structur mar-islaes mediante la utilización de copolímeros de bloques anfifílicos. Las nanoestructuras se supone que consisten en un núcleo de segmentos hidrófobos y una cubierta de segmentos hidrófilos 13-17. Además, el número de nanoestructuras sobre una superficie se regula controlando el área por molécula (A m) del copolímero de bloque en la interfase.
Nos hemos centrado en un original, el enfoque de la ingeniería de tejidos sin andamios únicos, ingeniería lámina celular, utilizando una superficie de cultivo sensible a la temperatura. La tecnología desarrollada se ha aplicado a terapias regenerativas para diversos órganos 18. Una superficie de cultivo sensible a la temperatura fue fabricado por injerto de poli (N -isopropylacrylamide) (PIPAAm), una molécula sensible a la temperatura, sobre una superficie de 19 a 27. PIPAAm y sus copolímeros presentan una temperatura de solución crítica inferior (LCST) en medio acuoso a temperaturas cerca de 32 ° C. La superficie de cultivo también exhibió una alternati sensible a la temperatura en entre hidrofobicidad e hidrofilicidad. A 37 ° C, la superficie injertada con PIPAAm se convirtió hidrófobo, y las células fácilmente conectado y proliferaron en la superficie, así como en poliestireno de cultivo tisular convencional. Cuando la temperatura se bajó a 20 ° C, la superficie se hizo hidrófila, y células separadas espontáneamente de la superficie. Por lo tanto, las células confluentes cultivadas en la superficie podrían ser cosechadas como una hoja intacta cambiando la temperatura. Estas propiedades de adhesión celular y la separación también se muestran por una superficie fabricada por recubrimiento de película de Langmuir para la demostración de laboratorio 26, 27. Se fabricó una película de Langmuir de copolímeros de bloque compuestos de poliestireno (P (St)) y PIPAAm (St-IPAAm). La película de Langmuir con una A específica m podría ser transferido horizontalmente a un sustrato de vidrio hidrofóbicamente modificado. Además, se evaluó la adhesión celular encendido y el desprendimiento de la superficie preparada en respuesta a la temperatura.
_content "> A continuación, describimos los protocolos para la fabricación de una película de Langmuir nanoestructurado compuesto por copolímeros de bloques anfifílicos termo-sensible en un sustrato de vidrio. Nuestro método puede proporcionar una técnica de fabricación eficaz para nanopelículas orgánicos en diversos campos de la ciencia de superficies y puede facilitar más el control efectivo de la adhesión celular en y el desprendimiento espontáneo de una superficie.Protocol
Representative Results
Discussion
Una superficie sensible a la temperatura fue fabricado por el método de Langmuir-Schaefer, y las propiedades de la superficie para la recuperación de la adhesión celular / desprendimiento y lámina de células se optimizaron. Cuando se utiliza este método para la fabricación de superficies, varios pasos son críticos. La composición molecular de las moléculas de St-IPAAM tiene un gran efecto sobre la estructura de la superficie y la estabilidad de la superficie, y por extensión, sobre la adhesión celular y desp…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This study was financially supported by the Creation of Innovation Centers for Advanced Interdisciplinary Research Program’s Project for Developing Innovation Systems “Cell Sheet Tissue Engineering Center (CSTEC)” of the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (MEXT), Japan.
Materials
| N-isopropylacrylamide | Kohjin | No catalog number | |
| Azobis(4-cyanovaleric acid) | Wako Pure Chemicals | 016-19332 | |
| Styrene | Sigma-Aldrich | S4972 | |
| 1,3,5-trioxane | Sigma-Aldrich | T81108 | |
| 1,4-Dioxane | Wako Pure Chemicals | 045-24491 | |
| DMEM | Sigma | D6429 | |
| PBS | Nakarai | 11482-15 | |
| Streptomycin | GIBCO BRL | 15140-163 | |
| Penicillin | GIBCO BRL | 15140-122 | |
| Trypsin-EDTA | Sigma | T4174 | |
| FBS | Japan Bioserum | JBS-11501 | |
| BAECs | Health Science Reserch Resources Bank | JCRB0099 | |
| Cover Glasses | Matsunami Glass Industry | C024501 | |
| AFM NanoScope V | Veeco | ||
| 1H NMR INOVA 400 | Varian, Palo Alto | ||
| ATR/FT-IR NICOLET 6700 | Thermo Scientific | ||
| GPC HLC-8320GPC | Tosoh | ||
| TSKgel Super AW2500, AW3000, AW4000 | Tosoh | ||
| Langmuir-Blodgett Deposition Troughs | KSV Instruments | KN 2002 | KSV NIWA Midium trough |
| Nikon ECLIPSE TE2000-U | Nikon |
Riferimenti
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