Polymères à mémoire de forme pour la Culture cellule active
Summary
Une méthode de développement de substrats de culture cellulaire avec la possibilité de changer la topographie lors de la culture est décrite. La méthode permet l'utilisation de matériaux intelligents connus comme les polymères à mémoire de forme qui ont la capacité de mémoriser une forme permanente. Ce concept est adaptable à une large gamme de matériaux et d'applications.
Abstract
Polymères à mémoire de forme (PSM) sont une classe de matériaux «intelligents» qui ont la capacité de changer à partir d'un fixe, forme temporaire à une forme pré-déterminé permanente sur l'application d'un stimulus comme la chaleur 1-5. Dans un cycle de mémoire de forme typique, le SMP est d'abord déformé à une température élevée qui est supérieure à sa température de transition, T trans [soit la température de fusion (T m) ou la température de transition vitreuse (Tg)]. La déformation est élastique dans la nature et conduit principalement à une réduction de l'entropie conformationnelle des chaînes du réseau constitutifs (suivant la théorie de l'élasticité du caoutchouc). Le SMP est déformée, puis refroidi à une température inférieure à son T trans, tout en maintenant la souche externe ou un stress constant. Pendant le refroidissement, les transitions d'un état du matériel plus rigide (semi-cristallins ou vitreux), ce qui cinétique des pièges ou «gèle» la matière dans cet état de faible entropie conduit à fixer la forme macroscopique. Récupération de forme est déclenchée par le chauffage du matériau en continu à travers T trans sous une contrainte-libre (sans contrainte) condition. En permettant les chaînes du réseau (à mobilité retrouvé) pour se détendre à leur thermodynamiquement favorisée, maximum d'entropie état, les changements importants de la forme temporaire de la forme permanente.
Les cellules sont capables d'arpentage des propriétés mécaniques de leur environnement 6. Les mécanismes par lesquels les interactions mécaniques entre les cellules et leur comportement physique des cellules environnement de contrôle sont des domaines de recherche très actif. Les substrats de la topographie définie sont apparus comme des outils puissants dans l'enquête sur ces mécanismes. Méso-échelle, microscopique, et les schémas de la topographie nanométrique substrat a été démontré directement l'alignement des cellules, l'adhésion cellulaire, et des forces de traction cellulaire 7-14. Ces conclusions ont souligné le potentiel de la topographie du substrat de contrôler et de doser les interactions mécaniques entre les cellules et leur environnement physique pendant la culture cellulaire, mais les substrats utilisés à ce jour ont été généralement passive et ne pouvait pas être programmé pour changer de façon significative au cours de la culture. Cette stase physiques a limité le potentiel de substrats topographique pour contrôler les cellules en culture.
Ici, actif sur culture cellulaire (ACC) substrats SMP sont introduits, qui emploient à mémoire de forme de surface pour fournir un contrôle programmé de la topographie du substrat et de déformation. Ces substrats démontrer la capacité de transition d'une topographie temporaires rainurée pour une seconde, la topographie mémorisé presque plat. Ce changement dans la topographie peut être utilisé pour contrôler le comportement des cellules dans des conditions standard de culture cellulaire.
Protocol
Discussion
La T g de NOA63 peut être facilement contrôlée via la température de cuisson. Nous avons utilisé ce pour générer des substrats SMP qui peut être déclenchée dans une plage de cellules compatibles. NOA63 est plastifié par l'eau qui abaisse le sèche T g, donc nous avons augmenté le sec T g par cuisson à 125 ° C pour déplacer la plage mouillée Tg entre 30 et 37 ° C.
Les substrats de culture de cellules actives démontré sont capables de con…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs tiennent à remercier Kelly A. Burke pour une assistance technique à la préparation du substrat ACC. Basé sur l'article publié dans les biomatériaux, Davis KA, et al, le comportement des cellules à mémoire de forme dynamique sur substrats polymères, biomatériaux, doi:. 10.1016/j.biomaterials.2010.12.006, Copyright Elsevier (2011). Ce matériel est basée sur des travaux soutenus par la NSF sous Grant No. 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 |
Referências
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