조직 공학 Thermoresponsive 나노 구조 표면의 제조
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
나노 구조화 된 표면은 최근에 의한 패터닝, 세포 배양, 세정, 표면 스위칭 포함한 다양한 응용 가능성으로 상당한 주목을 받고있다. 예를 들어, 연꽃 잎과 다른 반응 표면의 나노 구조에서 영감을 초 소수성 표면은 외부 자극 1-4에 반응 할 수있다.
랭 뮤어 막은 가장 널리 연구 폴리머 코팅이다. 랭 뮤어 막은 공기 – 물 계면에 5-8 양친 성 분자를 적하함으로써 형성된다. 필름은 물리적 또는 화학적 흡착에 의해 고체 표면에 전사 할 수 있으며, 고체 표면에 분자 형태는 수직 및 수평 전송 방법 9-12를 사용하여 제어 될 수있다. 랭 뮤어 막의 밀도는 정확하게 공기 – 물 계면을 압축에 의해 조절 될 수있다. 최근,이 방법은 관련된 과학 바다 섬 structur를 제조하는 효과가 입증되었습니다양친 성 블록 공중 합체를 이용하여 에스. 나노 구조는 소수성 세그먼트의 코어 및 친수성 세그먼트 13-17의 쉘 구성 간주됩니다. 또한, 표면에 나노 구조체들의 수는 인터페이스에서 블록 공중 합체의 분자 당 면적 (m)를 제어함으로써 조절된다.
우리는 온도에 응답하여 배양 표면을 이용하여 원래의 고유 지지체없는 조직 공학 방법, 세포 시트 공학에 초점을 맞추고있다. 개발 된 기술은 다양한 기관 (18)의 회생 치료에 적용되고있다. 온도 응답하여 배양 표면은 표면 상에 19 ~ 27 폴리 (N- 이소 프로필 아크릴 아미드의) (PIPAAm), 온도 반응 분자를 그 래프팅에 의해 제조 하였다. PIPAAm 및 공중 합체 전시 32 ° C에 가까운 온도에서 수성 매질에서 낮은 임계 용액 온도 (LCST). 배양은 표면 온도 응답 교류 직류을 나타내 소수성과 친수성 사이에. 37 ° C에서 PIPAAm 그래프트 표면은 친수성이되고, 세포는 쉽게 부착 표면 상뿐만 아니라, 종래의 조직 배양에서 증식 된 폴리스티렌. 온도를 20 ℃로 하강 될 때, 표면은 친수성이되고, 세포는 자발적으로 표면으로부터 분리. 따라서, 표면 상에 배양 세포 융합 온도를 변화시킴으로써 본래 시트로서 수확 될 수있다. 이러한 세포 접착 및 박리 특성도. 실험실 데모 26 27 랭 뮤어 필름 코팅하여 제조면에서 표시 한 폴리스티렌 (P (성)) 및 PIPAAm (세인트 IPAAm)로 이루어지는 블록 공중 합체의 랭 뮤어 필름을 제조 하였다. 특정의 m과 랭 뮤어 막을 가로 소수성 개질 된 유리 기판에 전사 할 수있다. 또한, 온도에 응답하여 상기 제조 된 표면으로부터 세포의 부착 및 박리를 평가 하였다.
_content "> 여기에서는 유리 기판 상에 열 응답하여 양친 성 블록 공중 합체로 이루어지는 나노 구조 랭 뮤어 필름의 제조에 대한 프로토콜을 설명한다. 우리의 방법은, 표면 과학의 다양한 분야에서, 유기 나노 필름에 효과적인 제조 방법을 제공 할 수 있고, 더 용이하게 할 수있다 에 대한 세포 부착을 효율적으로 제어하고 표면으로부터 자연 박리.Protocol
Representative Results
Discussion
온도 응답 표면은 랭 뮤어 – 쉐퍼 방법에 의해 제조하고, 세포 부착 / 분리 및 세포 시트 회수 표면 특성이 최적화되었다. 표면의 제조에 본 방법을 사용할 때, 몇 가지 단계가 중요하다. 세인트 IPAAm 분자의 분자 조성물은 세포 부착 및 박리에 표면 구조에 큰 영향 표면의 안정성, 확장자를 갖는다. 특히, 세인트 IPAAm 분자는 좁은 분자량 분포를 가져야한다. 제안 된 방법에서, 상이한 PIPAAm 쇄 길이를 …
Disclosures
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 |
References
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