البوليمرات الذاكرة شكل خلية للثقافة أحدث
Summary
ووصف طريقة لتطوير ركائز الثقافة زنزانة مع القدرة على تغيير الطوبوغرافيا خلال الثقافة. الأسلوب يجعل من استخدام المواد الذكية المعروفة باسم الذاكرة شكل البوليمرات التي لديها القدرة على حفظ شكل دائم. هذا المفهوم غير قابلة للتكيف مع طائفة واسعة من المواد وتطبيقاتها.
Abstract
البوليمرات ذاكرة الشكل (SMPS) هي فئة من المواد "الذكية" التي لديها القدرة على تغيير من شكل ثابت ، مؤقت لشكل محدد مسبقا الدائمة بناء على طلب من الحوافز مثل الحرارة 1-5. دورة في شكل نموذجي الذاكرة ، هو أول من شوه SMP في درجة حرارة مرتفعة أعلى من درجة حرارة تحولها ، تي العابرة [إما درجة حرارة انصهار (T م) أو درجة حرارة التحول الزجاجي (T ز)]. تشوه في الطبيعة غير المرنة ، ويؤدي ذلك أساسا إلى انخفاض في الكون متعلق بتكوين شبكة من السلاسل التأسيسية (بعد نظرية مرونة المطاط). ثم يتم تبريده SMP مشوهة لدرجة حرارة أقل من T العابرة لها ، مع المحافظة على سلالة الخارجية أو الضغط المستمر. خلال التبريد ، والتحولات المادية للدولة أكثر جمودا (شبه البلورية أو زجاجي) ، والتي الفخاخ kinetically أو "تجميد" هذه المواد في هذا الكون دولة منخفضة تؤدي إلى تحديد شكل العيانية. يتم تشغيل استرداد شكل مستمر عن طريق تسخين المواد عن طريق العابر T تحت شرط (غير المقيدة) خالية من الإجهاد. من خلال السماح للسلاسل شبكة (مع الحركة استعادت) على الاسترخاء المفضلة لديها لدولة الديناميكا الحرارية القصوى ، الكون ، وتغييرات مادية من الشكل مؤقت لشكل دائم.
الخلايا قادرة على مسح الخصائص الميكانيكية للبيئة المحيطة بهم 6. الآليات التي من خلالها التفاعل بين الخلايا والميكانيكية في مجال مراقبة البيئة المادية سلوك الخلية هي مجالات البحث النشطة. وقد برزت من ركائز تضاريس محددة كأدوات قوية في التحقيق في هذه الآليات. وقد ثبت ذات النطاق المتوسط ، الميكروسكيل ، وأنماط من البنى التحتية لتوجيه الطبوغرافيا محاذاة الخلية ، والتصاق الخلايا والخلايا قوات الجر 7-14. وقد أكدت هذه النتائج المحتملة لطبوغرافية الركيزة لمراقبة وفحص التفاعلات الميكانيكية بين الخلايا وبيئتها المادية خلال زراعة الخلايا ، ولكن ركائز المستخدمة حتى الآن كانت سلبية وعموما لا يمكن برمجتها لتغير بشكل ملحوظ خلال الثقافة. وقد تقتصر هذه ركود المادية المحتملة من ركائز الطبوغرافية للسيطرة على الخلايا في الثقافة.
هنا ، يتم عرض الخلية النشطة الثقافة (ACC) ركائز SMP التي توظف سطح الذاكرة شكل لتوفير التحكم المبرمج للتضاريس الركيزة وتشوه. هذه ركائز إثبات القدرة على الانتقال من تضاريس a مخدد مؤقتة لتضاريس second مسطح تقريبا ، وحافظا. ويمكن استخدام هذا التغيير في تضاريس للتحكم في سلوك الخلية تحت ظروف معيشية سيئة ثقافة الخلية.
Protocol
Discussion
يمكن أن يكون جي تي من السيطرة عليها بسهولة عن طريق NOA63 درجة حرارة المعالجة. استخدمنا هذا لتوليد ركائز SMP التي يمكن تشغيلها في نطاق متوافق الخلية. غير الملدن NOA63 بواسطة الماء الذي يقلل من جفاف تي ز ، وزيادة لذلك نحن الجافة تي ز بواسطة علاج عند 125 درجة مئو…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
فإن الكتاب أود أن أشكر ألف كيلي بيرك للحصول على المساعدة الفنية في إعداد الركيزة ACC. استنادا إلى مقالة نشرت في المواد الحيوية ، ديفيس KA ، وآخرون ، السلوك الديناميكي خلية على شكل بوليمر ركائز الذاكرة ، الحيوية ، دوى : 10.1016/j.biomaterials.2010.12.006 ، إلسفير حقوق التأليف والنشر (2011). وتستند هذه المواد على العمل بدعم من جبهة الخلاص الوطني تحت رقم المنحة 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).
