3D 공간 세포 배양을위한 세포 발판으로 생체 적합성 액정 엘라스토머 거품의 합성
Summary
본 연구는 3D, 생체 측쇄 액정 엘라스토머 (LCEs)에 기초한 생분해 성 발포 셀 형상 지지체를 제조하는 방법을 제공한다. 공 초점 현미경 실험은 거품 같은 LCEs가 세포 부착, 증식 및 C2C12s의 근육 모세포의 자연 정렬 할 수 있음을 보여준다.
Abstract
여기서는 3 차원, 생분해 성, 발포 셀 형상 지지체의 단계별 제조를 제시한다. 이러한 골격은 멕틱-A (SMA) 액정 엘라스토머 (LCEs) 결과, 측쇄 부속기로서 콜레스테롤을 갖춘 단위 성 블록 코 폴리머를 가교 결합하여 제조 하였다. 폼과 같은 골격은, 3 차원 세포 배양 지지체로 적합, 금속 템플릿을 이용하여 제조 상호 연결된 마이크로 채널이 있습니다. 금속 발포체의 종래 다공성 템플릿 필름이지만 질량 수송보다 잘 관리 (즉, 영양소, 가스 폐기물 비교뿐만 아니라 높은 세포 증식을 촉진하는 3 차원 세포 지지체의 엘라스토머 결과의 일반적인 구조의 결합 특성 등). 금속 템플릿의 특성상 거품 형상 (즉, 롤 또는 필름)의 간편한 조작을 가능하게하고 다른 세포 연구 다양한 기공 크기의 골격의 제조를위한 interconnec을 유지하면서템플릿의 테드 다공성 성격. 에칭 공정은 생체 적합성 및 생분해 성 특성을 보존, 엘라스토머의 화학적 성질에 영향을주지 않습니다. 우리는 세포의 성장과 증식을 촉진하면서 이러한 멕틱 LCEs는 광범위한 기간에 재배 할 때, 임상 적으로 복잡한 조직 구조의 연구를 수 있음을 보여준다.
Introduction
세포 연구 및 세포 부착 및 증식 1, 2, 3, 4, 5, 목표 조직 재생을위한 응용 프로그램을 위해 설계된 생물학적 생체 합성 재료의 몇 가지 예들이있다. 6,7 주문 이방성 분자와 외부 자극에 응답 할 수있는 액정 엘라스토머 (LCEs)라고도 생체 적합성 재료의 몇 가지 예,가 있었다. LCEs 광학 기능과 액정 분자 (8)의 순서, 9 엘라스토머의 기계적 성질과 탄성 결합 자극에 반응하는 물질이다. LCEs 외부 STIM에 응답하여 형상 변화, 기계적 변형, 탄성 거동 및 광학 특성을 이용할 수울리 (예., 열 스트레스, 빛 등) 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16. 이전 연구는 액정 LCS (가) 세포 (4), (17)의 성장 방향을 감지 할 수 있음을 보여 주었다. LCEs 셀 목재 및 정렬을 포함한 생물학적으로 중요한 의학적 응용에 적합 할 수 있다고 가정하는 것이 가능하다. 우리는 이전에 "스위스 치즈 유형"다공성 형태 6, 18을 갖춘 스 멕틱 생체 적합성, 생분해 성, 주조 성형, 얇은 LCEs 필름의 준비를보고했다. 우리는 또한 세포 성장 (19) <위한 발판으로 구상 형태와 네마 틱 생체 적합성 LCEs 준비SUP> 20. 우리의 작업은 관심 (21)의 조직과 일치하는 재료의 기계적 특성을 조정하기위한되었다. 또한,이 연구는 탄성 중합체 세포의 상호 작용뿐만 아니라 탄성 중합체가 외부 자극을받습니다 세포 반응을 이해에 초점을 맞 춥니 다.
주요 문제는 탄성 중합체 매트릭스를 통해 세포 부착 및 침투를 허용하는 LCEs의 공극률을 조정하는 부분에 더 잘 질량 운송 하였다. 이러한 박막 (6)의 다공성 매트릭스의 대부분을 통해 세포 투과 허용하지만, 모든 세공이 완전히 상호 연결된 기공했다 또는 (균질)보다 일정한 크기를 가졌다. 우리는 구상 형태학와 생체 적합성 네마 틱 LCE 탄성 중합체 보도했다. 이러한 네마 엘라스토머 부착 세포의 증식을 허용하지만, 기공 크기는 10-30 ㎛의 방지, 또는 원거리 단에서 이들의 사용을 제한세포주 (19), (20)의 폭 넓은 다양한 엘라스토머.
쿵푸 등의 알에 의해 이전 작업. 은 "희생"금속 템플릿을 이용하여 그래 핀 발포체의 형성에 관한 얻어진 그라 발포체 선택된 금속 주형 (22)에 의해 지시 매우 일정한 다공성 형태를 한 것으로 나타났다. 이 방법론은 기공과 기공 크기의 전체 제어를 제공합니다. 다른 템플릿의 형성 발포 조제 전에 모양을 동시에, 금속 템플릿의 가단성 및 유연성을 허용한다. 이러한 재료 침출 23 가스 템플릿 (24) 또는 전기 방사 섬유 (25) 등의 다른 기술은, (26)는 다공질 재료의 제조 가능성을 제공하지만, 더 많은 시간이 어떤 경우에는 구멍 크기는 한정되어 걸리고이다 몇 마이크로 미터. 거품-like 3D LCEs 금속 템플릿 높은 셀 부하를 허용하여 제조; 개선 된 증식 속도; 공동 배양; 와, 적어도 마지막하지만, 더 나은 대중 교통 관리 (즉, 영양소, 가스, 폐기물)은 전체 조직 개발 (27)을 보장합니다. 폼 같은 3D LCEs 또한 셀 정렬을 개선하기 위해 표시; 이것은 세포 증식 및 세포 방향을 감지 LC 펜던트 관련된 대부분이다. LCE 내의 LC 잔기의 존재는 LCE 골격 내의 셀 위치에 대하여 셀의 정렬을 향상 보인다. 스트러트 함께 (접합부) (27)에 가입 여기서 명확한 방향은 관찰되지 동안 세포는 LCE의 스트러트 내에서 정렬.
전반적으로, 세포 지지체로서의 LCE 세포 골격 플랫폼 튜닝 엘라스토머 형태와 탄성 구체적 O 순서, 공간적인 배치를 만들 수 (개별) 세포 유형의 정렬을 지시하는이 기회를 제공한다생명체와 유사한 F 세포. 별개로 유지 장기 세포 성장 및 증식을 유도 할 수있는 발판을 제공하는 것을, 또한 셀 LCEs 방향 및 상호 작용을 실시간으로 수정 될 수 동적 실험을 허용한다.
Protocol
Representative Results
Discussion
액정 탄성체는 최근 인해 자극에 응답에 생체 세포 골격으로 연구되어왔다. 그들은 세포 골격으로 이상적인 플랫폼으로 입증되었다. 그러나 준비하고 새로운 LCE 발판을 설계 할 때 염두에 두어야 할 중요한 요소는 다공성이다. 침출 고체 (23) 또는 가스의 도입은 항상 균일 한 다공성 또는 완전히 상호 모공 발생하지 않습니다. 식각 할 수있는 금속 템플릿의 사용뿐만 아니라보다…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 프로젝트의 재정 지원을위한 – 저자 켄트 주립 대학 (ReMedIKS 켄트 주에서 재생 의학 이니셔티브에 대한 공동 연구 보조금 및 지원) 감사의 말씀을 전합니다.
Materials
| 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltriethoxysilane | Alfa Aesar | L16606 | Silanizing agent |
| 2-bis(4-hydroxy-cyclohexyl)propane | TCI | B0928 | Reagent |
| 2-chlorohexanone | Alfa Aesar | A18613 | Reagent |
| 2-heptanone | Sigma Aldrich | W254401 | Solvent |
| 2-propanol | Sigma Aldrich | 278475 | Solvent |
| 3-chloroperbenzoic acid, m-CPBA | Sigma Aldrich | 273031 | Reagent |
| 4-dimethylaminopyridine | Alfa Aesar | A13016 | Reagent |
| 4',6-diamidino-2-phenylindole, DAPI | Invitrogen | D1306 | Nuclear Stain |
| 5-hexynoic acid | Alfa Aesar | B25132-06 | Reagent |
| Acetic acid | VWR | 36289 | Solvent |
| Acetone | Sigma Aldrich | 34850 | Solvent |
| Alcohol 200 proof ACS Grade | VWR | 71001-866 | Reagent |
| Benzene | Alfa Aesar | AA33290 | Solvent |
| ε-caprolactone | Alfa Aesar | A10299-0E | Reagent |
| Chloroform | VWR | BDH1109 | Solvent |
| Cholesterol | Sigma Aldrich | C8503 | Reagent |
| Chromium(VI) oxide | Sigma Aldrich | 232653 | Reagent |
| Copper (I) iodide | Strem Chemicals | 100211-060 | Reagent |
| D,L-Lactide | Alfa Aesar | L09026 | Reagent |
| Dichloromethane | Sigma Aldrich | 320269 | Solvent |
| Diethyl ether | Emd Millipore | EX0190 | Solvent |
| N,N-Dimethylformamide | Sigma Aldrich | 270547 | Solvent |
| Dulbecco’s modified Eagle medium, DEME | CORNING Cellgo | 10-013 | Cell Media |
| Ethanol | Alfa Aesar | 33361 | Solvent |
| Formaldehyde | SIGMA Life Science | F8775 | Fixative |
| Fetal bovine serum, FBS | HyClone | SH30071.01 | Media Component |
| Filter paper, Grade 415, qualitative, crepe | VWR | 28320 | Filtration |
| Glycerol | Sigma Aldrich | G5516 | Central node (3-arm) |
| Hexamethylene diisocyanate, HDI | Sigma Aldrich | 52649 | Crosslinker |
| Iron(III) chloride | Alfa Aesar | 12357 | Etching agent |
| Isopropyl alcohol | VWR | BDH1133 | Solvent |
| Methanol | Alfa Aesar | L13255 | Solvent |
| N,N'-dicyclohexylcarbodiimide | Aldrich | D80002 | Solvent |
| N,N-Dimethylformamide | Sigma Aldrich | 270547 | Solvent |
| Nickel metal template | American Elements | Ni-860 | Foam template |
| Neuroblastomas cells (SH-SY5Y) | ATCC | CRL-2266 | Cell line |
| Penicillin streptomycin | Thermo SCIENTIFIC | 15140122 | Antibiotics |
| Polyethylene glycol 2000, PEG | Alfa Aesar | B22181 | Reagent |
| Sodium azide | VWR | 97064-646 | Reagent |
| Sodium bicarbonate | AMRESCO | 865 | Drying salt |
| Sodium chloride | BDH | BDH9286 | Drying salt |
| Sodium phosphate dibasic heptahydrate | Fisher Scientific | S-374 | Drying salt |
| Sodium phosphate monobasic monohydrate | Sigma Aldrich | S9638 | Drying salt |
| Sodium sulfate | Sigma Aldrich | 239313 | Drying salt |
| Tetrahydrofuran | Alfa Aesar | 41819 | Solvent |
| Thiosulfate de sodium | AMRESCO | 393 | Drying salt |
| Tin(II) 2-ethylhexanoate | Aldrich | S3252 | Reagent |
| Toluene | Alfa Aesar | 22903 | Solvent |
| Triethylamine | Sigma Aldrich | 471283 | Reagent |
| Trypsin | HyClone | SH30042.01 | Cell Detachment |
| Olympus FV1000 |
Riferimenti
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