ركائز زراعة الخلايا التي تعمل بأنماط دقيقة من الروابط البيولوجية لها فائدة هائلة في مجال هندسة الأنسجة. هنا ، نوضح التصنيع متعدد الاستخدامات والآلي لركائز زراعة الأنسجة باستخدام فرش متعددة متعددة من البولي (إيثيلين جلايكول) ذات منقوشة دقيقة تقدم كيمياء متعامدة تتيح تثبيت الروابط البيولوجية الدقيقة مكانيا والخاصة بالموقع.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
افتعال ركائز الثقافة معقدة باستخدام الروبوتية Microcontact الطباعة (R-μCP) وتبديل أليف النواة متسلسل
* These authors contributed equally
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
في هندسة الأنسجة ، من المستحسن إظهار التحكم المكاني في مورفولوجيا الأنسجة ومصير الخلية في الثقافة على مقياس ميكرون. يمكن استخدام ركائز الاستزراع التي تقدم فرش بولي (إيثيلين جلايكول) المطعمة (PEG) لتحقيق هذه المهمة من خلال إنشاء مناطق دقيقة وغير قاذورات ومقاومة للتصاق الخلايا بالإضافة إلى المناطق التي تشارك فيها الخلايا في تفاعلات حيوية محددة مع روابط مربوطة تساهميا. لهندسة الأنسجة المعقدة باستخدام مثل هذه الركائز ، سيكون من الضروري تصميم فرش PEG متعددة بشكل تتابع لمنح الأنشطة الحيوية التفاضلية ومحاذاة في الاتجاهات الدقيقة التي تحاكي منافذ في الجسم الحي. تعد طباعة التلامس الدقيق (μCP) تقنية متعددة الاستخدامات لتصميم فرش PEG المطعمة ، ولكن لا يمكن إجراء μCP اليدوي بدقة دقيقة. وهكذا ، قمنا بدمج الروبوتات المتقدمة مع تقنيات الطباعة الحجرية الناعمة وتفاعلات كيمياء السطح الناشئة لتطوير طريقة روبوتية بمساعدة الطباعة الدقيقة (R-μCP) لتصنيع ركائز الاستزراع بأنماط معقدة ودقيقة الحجم ومرتبة للغاية من فرش PEG التي تقدم كيمياء "النقر" المتعامدة. هنا ، نصف بالتفصيل سير العمل لتصنيع مثل هذه الركائز.
المقدمة
قدرة السطوح PEG المطعمة لعرضه بروابط كيميائية حيوية مرتبطة تساهميا مع الحفاظ في نفس الوقت المتأصلة خصائص غير قاذورات تجعلها خيارا مثاليا لبيئات الميكروسكيل الهندسة الجمركية على ركائز الثقافة 1،2،3. التفاعلات biospecific بوساطة يجند مترافق فرش PEG تتيح تحليل reductionistic من آثار الاشارات البيوكيميائية وجدت داخل المجمع في microenvironments أنسجة الجسم الحي على الظواهر الخلايا الفردية. وعلاوة على ذلك، يمكن أن تستخدم كيمياء الحيوية متعامد "فوق" لتسهيل تجميد الاتجاه من بروابط بحيث يتم تقديمها في التشكل الأصلي 4-6. وبالتالي، الزخرفة المكانية الميكروسكيل من PEG فرش هو أداة مرنة لخلق مصمم ف....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
1. توليد المرنة طوابع
- لتوليد سادة السيليكون ختم PDMS، وتصميم أنماط الميزة الضوئية باستخدام برمجيات التصميم بمساعدة الكمبيوتر.
- تصميم النمط الأول بمثابة 20 × 20 مجموعة من للحلقة مع 300 ميكرون قطرها الداخلي (ID) و 600 ميكرون OD مع 1200 ميكرون مركز إلى مركز تباعد.
- تصميم النمط الثاني بوصفه 20 × 20 مجموعة من للحلقة مع 600 معرف ميكرون و 900 ميكرون OD مع 1200 ميكرون مركز إلى مركز تباعد. ....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
استخدام تقنيات المحاذاة μCP اليدوية لمهندس ركائز الثقافة مع صفائف فرش PEG-المطعمة بين functionalized متعامد مع "فوق" وقد ثبت كيمياء في العمل السابق 6. ومع ذلك، وهذا يوفر الحد الأدنى من السيطرة على توجيه نمط وغالبا ما يؤدي إلى تداخل بين functionalized المناطق. هنا، يتم استخدام الرواية نظام R-μCP للتغلب على هذا القيد، وقدرته على نمط بدقة مجموعة من PEG للحلقة فرشاة مع 300 ميكرون و 600 ميكرون ID OD يقدمون مجموعة آلكاين الطرفية ضمن مجموعة منفصلة من PEG للحلقة فرشاة مع 600 مي.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
سوف ركائز مثالية لهندسة الأنسجة وبالتالي يتم bioinspired ألخص التوزيع المكاني للبروابط النشطة بيولوجيا الحيوية الموجودة داخل أنسجة الأم. فإنها تمتلك أيضا خصائص الديناميكية التي تمكن التعديلات الزمنية للبروابط والأنماط المكانية التي يتم تقديمها للسماح توجه التشكل الأنسجة والمقيدة مكانيا تحريض مصير الخلية. تلفيق مثل هذه ركائز يتطلب تجميد للمنبهات الكيميائية الحيوية المعقدة متعددة في التوجهات وأمر كبير على ركائز. في حين تحاكي جميع العوامل الذاتية من مكانة خلية في المختبر من .......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم مصلحة مالية متنافسة.
شكر وتقدير
تم توفير تمويل هذا العمل و GTK و TK و JDM من قبل معهد ويسكونسن للاكتشاف ومؤسسة أبحاث خريجي ويسكونسن.
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| SCARA | طرازات Epson | LS3-401ST | ذات الدقة المتزايدة إذا رغبت في ذلك. |
| (Tridecafluoro-1،1،2،2-tetrahydrooctyl) ثلاثي كلورو سيلان | Gelest | SIT8174.0 | تحذير ، يجب التعامل معه فقط في غطاء الدخان الكيميائي. عند سيلان الرقائق ، لا ينبغي لأحد أن يدخل غطاء المحرك حتى يتبخر كل السيلان. |
| المطاط الصناعي سيليكون Sylgard 184 | شركة Ellsworth Adhesive | Co NC9020938 | محاليل إزالة الغازات تقريبا عن طريق التعرض للفراغ قبل الاستخدام. مجموعات بديلة مثل Kit 182 مقبولة. |
| 24 مم × 50 مم # 1 غطاء زجاجي شرائح | فيشر Scientific | 48393106 | يمكن شراؤها من عدد من الموردين بأبعاد متفاوتة لتناسب الحاجة. |
| CHA-600 Telemark شعاع الإلكترون المبخر | Telemark | SEC-600-RAP | متطلبات التدريب المتخصص. |
| EPSON LS3 SCARA | EPSON | LS3-401ST | |
| & omega ;-mertcaptoundecyl bromoisobutyrate | Prochimia | FT 015-m11-0.2 | يحفظ عند -20 درجة مئوية. يمكن استخدام البادئات الأخرى ATRP مثل R-& mu ؛ منصة CP قابلة للتطبيق على جميع طرق الزخرفة الدقيقة. |
| Schlenk قارورة أنبوبية 50 مل | Synthware | 60003-078 | تتطلب سدادات مطاطية مع غشاء |
| بولي (إيثيلين جلايكول) ميثيل الأثير ميثاكريلات | سيجما ألدريتش | 447943 | يتم شحنها تحتوي على مثبطات قراءية خالية من MEHQ و BHT. |
| الميثانول (معتمد ACS) | Fisher Scientific | A412-4 | CAUTION ، التعامل معه فقط في غطاء الدخان الكيميائي. |
| النحاس (II) بروميد | سيجما ألدريتش | 437867 | الحذر ، قلل من التعرض للقناع الجراحي. |
| 2،2'-Bipyridine | Sigma Aldrich | D216305 | الحذر ، قلل من التعرض للقناع الجراحي. |
| الصوديوم L-Ascorbate | Sigma Aldrich | A4034 | |
| 20 مل قوارير البورسليكات الزجاجية المتلألئة | فيشر Scientific | 03-340-4E | |
| أزيد الصوديوم | Sigma Aldrich | S2002 | تحذير ، قلل من التعرض باستخدام قناع جراحي. |
| N ، N < / em >-dimethyformamide | Sigma Aldrich | 227056 | الحذر ، تعامل فقط في غطاء الدخان الكيميائي. |
| الإيثانولامين | سيجما ألدريتش | 398136 | الحذر ، التعامل مع غطاء الدخان الكيميائي فقط. |
| Triethylamine | Sigma Aldrich | T0886 | CAUTION ، التعامل مع غطاء الدخان الكيميائي فقط. |
| ثنائي ميثيل سلفوكسيد | سيجما ألدريتش | 276855 | الحذر ، التعامل معه فقط في غطاء الدخان الكيميائي. |
| Propargylamine | Sigma Aldrich | P50900 | CAUTION ، التعامل مع غطاء الدخان الكيميائي فقط. |
| 200 دليل على | توزيع المواد بجامعة ويسكونسن | 2292 | تحذير ، تعامل فقط في غطاء الدخان الكيميائي. |
| Azide-PEG3-Biotin | ClickChemistryTools | AZ104-100 | قابل للذوبان في DMF |
| النحاس (II) كبريتات | سيجما ألدريتش | C1297 | الحذر ، قلل من التعرض باستخدام قناع جراحي. |
| تريس [(1-بنزيل -1 ح-1،2،3-تريازول-4-يل) ميثيل] أمين (TBTA) | سيجما ألدريتش | 678937 | |
| حمض الأسكوربيك | سيجما ألدريتش | A7506 | |
| عازلة الفوسفات الملحية | Invitrogen | 14190144 | |
| مصل الحمار | سيجما ألدريتش | D9663 | تعتبر العناصر الملوثة بمصل الحمار مواد خطرة بيولوجيا ويجب التخلص منها وفقا لذلك. تتوفر العديد من المركبات الأخرى ( على سبيل المثال < / em > BSA) وتخدم هذا الغرض. |
| البوليسترين الحرارية ذات الطابع الحراري 12 بئر | - NUNC | 07-200-81 | من عدد من الموردين بأبعاد مختلفة. |
| DBCO-PEG4-Biotin | Clickchemistytools | A105P4-10 | قابل للذوبان في DMF |
| Streptavidin ، Alexa Fluor 488 Conjugate | Life Technologies | S-11223 | قابل للذوبان في PBS |
| Streptavidin ، Alexa Fluor 546 Conjugate | Life Technologies | S-11225 | قابل للذوبان في PBS |
| Nikon A1-R مجهر متحد البؤر | نيكون | Eclipse Ti ، A1R | المجهر الفائفلورسنت كاف لتصوير ركائز منقوشة دقيقة. |
المراجع
- Senaratne, W., Andruzzi, L., Ober, C. K. Self-Assembled Monolayers and Polymer Brushes in Biotechnology: Current Applications and Future Perspectives. Biomacromolecules. 6 (5), 2427-2448 (2005).
- Hucknall, A., Kim, D. -H., Rangarajan, S., Hill, R. T., Reichert, W. M., Chilkoti, A.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
