البوليمرات الذاكرة شكل خلية للثقافة أحدث

الهدف العام من هذا الإجراء هو زراعة الخلايا في ركيزة ذات تضاريس تتغير بمرور الوقت. يتم تحقيق ذلك عن طريق برمجة بوليمر ذاكرة الشكل أولا في شكل دائم يمكن تذكره. ثم تتم برمجة بوليمر ذاكرة الشكل في شكل مؤقت يتم طلاء الخلايا عليه لاحقا.

تتمثل الخطوة الأخيرة في الإجراء في تحفيز بوليمر ذاكرة الشكل للعودة إلى شكله الدائم عن طريق زيادة درجة الحرارة ، وفي النهاية يمكن الحصول على نتائج تظهر تغيرا في سلوك الخلية من خلال الفحص المجهري الفلوري. مرحبا ، اسمي بات ماذر. أنا أستاذ الهندسة الطبية الحيوية والكيميائية ومدير معهد سيراكيوز للمواد الحيوية هنا في جامعة سيراكيوز.

الميزة الرئيسية لهذه التقنية على الأجهزة التجارية أو المخصصة لشد الخلايا هي أنه في نظام بوليمر واحد ، يمكننا تطبيق مجموعة متنوعة من السلالات المعقدة على الخلايا. اسمي جاي هندرسون. أنا أستاذ مساعد في الهندسة الطبية الحيوية والكيميائية وعضو في معهد سيراكيوز للمواد الحيوية.

يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال علم الأحياء الميكانيكي ، مثل كيفية استجابة الخلايا للتغيرات الديناميكية في بيئتها المادية. اسمي كيفن ديفيس وأنا طالب دكتوراه في جامعة سيراكيوز في قسم الهندسة الطبية الحيوية والهندسة الكيميائية. على الرغم من أن هذه الطريقة يمكن أن توفر نظرة ثاقبة على البيولوجيا الميكانيكية ثنائية الأبعاد ، إلا أنه يمكن استخدامها أيضا لأنظمة أخرى مثل السقالات المتغيرة الشكل ثلاثية الأبعاد لهندسة الأنسجة.

قبل بدء هذا الإجراء ، قم بإعداد غرفة معالجة مخصصة باستخدام شريحة زجاجية ، وفاصل تفلون بسمك ملليمتر واحد ولوحة من الألومنيوم. قم بتأمين الغرفة باستخدام مشابك رابطة صغيرة للبدء ، وحقن NOA 63 في الغرفة من خلال ثقب في فاصل التفلون باستخدام إبرة قياس 18. ثم ضع الغرفة في طبق ساخن على حرارة 125 درجة مئوية.

اترك الغرفة تسخن إلى درجة حرارة موحدة لمدة خمس دقائق بعد تسخين الغرفة. قم بشراء NOA 63 لمدة 20 دقيقة عن طريق وضع مصباح الأشعة فوق البنفسجية على بعد 6.5 سم من سطح الزجاج. قم بإزالة NOA 63 من الغرفة وهي لا تزال دافئة باستخدام شفرة حلاقة.

ثم بعد معالجة شكل بوليمر الذاكرة تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية لمدة ثلاث ساعات و 40 دقيقة مباشرة على اللوح الساخن عند 125 درجة مئوية. لتوصيف ذاكرة الشكل ل NOA 63 ، قم بإعداد عينة الدمبل عن طريق الضغط الساخن على الفيلم المعالج بكمة مخصصة. أخيرا ، كره العينة في محلل ميكانيكي ديناميكي مع تركيبات الشد.

اضبط الأداة على فرض الوضع المتحكم فيه وقم ببرمجة إجراء الاختبار كما هو موجود في البروتوكول المكتوب المصاحب لهذا الفيديو. نتيجة الإجراء هي بوليمر ذاكرة على شكل متساوي الحرارة أو فيلم SMP وضع CSMP في لوح ساخن وضبط درجة الحرارة أعلى من درجة حرارة التزجج من أجل تقليل المعامل وتسهيل القطع. لتحضير عينات فردية من فيلم s و p المعالج متساوي الحرارة.

قص فيلم s و p باستخدام ماكينة حلاقة إلى حجم العينة المطلوب. يمكن إصلاح الشكل المؤقت بعدة طرق مختلفة. هنا. يتم استخدام مكبس هيدروليكي على الطاولة مع لوحات يمكن تسخينها وتبريدها لنقش تضاريس مؤقتة.

أولا ، اضبط درجة حرارة جيش التحرير الشعبى الصينى عند درجة حرارة أعلى من tg. في هذا العرض التوضيحي ، تم صنع مزخرف عن طريق معالجة الإيبوكسي على سجل الفينيل لإنتاج شكل مؤقت من الأخاديد المتوازية. يمكن صنع النقش من مواد أخرى وبأشكال مختلفة ، ولكن يجب أن يكون أكثر صلابة من NOA 63.

عند درجة حرارة النقش ، ضع العينات s و p ووجهها لأسفل على النقش. ثم ضع العينات والنقش في المكبس. قم بتطبيق ما يقرب من 100 كيلو باسكال من التحميل المسبق للتلامس بين PLAs التسخين والعينات لمدة خمس دقائق تقريبا للسماح للعينات بالوصول إلى درجة حرارة موحدة.

بمجرد الوصول إلى درجة حرارة موحدة ، ضع من واحد إلى ستة ميجا باسكال على العينات واحتفظ بها لمدة دقيقة واحدة. سوف ينكسر SMP. إذا تم تطبيق ضغط أكبر.

قم بتطبيق ضغوط أصغر لإدخال الطبوغرافيات ذات السعات الأصغر. بعد الضغط ، قم بخفض درجة الحرارة إلى ما دون TG باستخدام قدرة تبريد الماء لألواح الضغط. عندما تكون درجة الحرارة أقل من tg ، قم بإزالة القوة المطبقة قبل بدء تجربة زراعة الخلايا النشطة.

يتم استخدام ضوء الأشعة فوق البنفسجية لخزانة السلامة البيولوجية لتعقيم العينات. رتب العينات ووجهها لأسفل في أطباق معقمة بدون أغطية ، وقم بتشغيل ضوء الأشعة فوق البنفسجية لمدة ست ساعات. ثم اقلب العينات إلى أطباق معقمة جديدة في وضع الوجه لأعلى.

قم بتشغيل ضوء الأشعة فوق البنفسجية لمدة ست ساعات إضافية. يجب أن تكون العينات متوازنة إلى حالة مستقرة نسبيا قبل الطلاء بالخلايا. ضع العينات في طبق 96 بئر وأضف 150 ميكرولترا من النمو الكامل.

متوسط لكل بئر. ضع اللوحة في حاضنة 30 درجة مئوية مع 5٪ CO2 حتى تصل إلى الاسترداد الجزئي المطلوب. في هذا العرض التوضيحي ، يتم احتضان العينات لمدة 30 ساعة لإنتاج سعة كبيرة بما يكفي لمحاذاة الخلايا.

بمجرد تحقيق الشفاء الجزئي ، يمكن طلاء العينات بالخلايا. ضع العينات في طبق 96 بئر جديد. ثم أضف 150 ميكرولتر من محلول الخلية لكل عينة هنا ، C3 H 10 طن ونصف.

تستخدم معظم الخلايا الليفية الجنينية في 20،000 خلية لكل مليلتر. لتحقيق الخلايا المعزولة ، اسمح للخلايا بالالتصاق والانتشار على التضاريس المؤقتة عن طريق الحضانة عند 30 درجة مئوية لمدة 9.5 ساعة. بعد ذلك ، قم بفحص مورفولوجيا الخلية قبل الانتقال عن طريق إزالة العينات وإجراء تلطيخ وتصوير مضان للعينات.

تظهر هذه المادة التألق الذاتي من خلال معظم الأشعة فوق البنفسجية والنطاق المرئي fluoro four في الطرف الأحمر البعيد من الطيف ، مثل Alexa Fluor 6 47 يوصى بتقليل الخلفية لتحفيز العينات للتعافي ، ونقل اللوحة إلى حاضنة 37 درجة مئوية ومواصلة الثقافة لمدة 19 ساعة. هذا يسمح للمادة بالتعافي والخلايا لتكييف مورفولوجيتها مع التضاريس الجديدة. بعد الحضانة ، ضع البقع المناسبة مثل فالين لتصوير الأكتين الخيطي.

كخطوة أخيرة ، يمكن تصوير الخلايا على التضاريس الجديدة الموضحة هنا هي ذاكرة الشكل أحادية الاتجاه السائبة لعلاج NOA 63 واحد. تتكرر ثلاث مرات حيث تشير العلامة النجمية إلى الشفاء التجريبي. NOA 63 عبارة عن مادة صلبة زجاجية شفافة ولها خصائص ذاكرة شكل ممتازة.

في هذه الحالة ، تم معالجة المادة وتظهر TG موحد يبلغ 51.1 درجة مئوية كما هو محدد من بداية انخفاض معامل التخزين. يحدث الانخفاض في الإجهاد المرئي هنا عند tg المقاس. تم إصلاح نسبة كبيرة من 4.7٪ من السلالة المطبقة بعد تفريغ 20 درجة مئوية تتوافق مع نسبة تثبيت تبلغ 89.3٪ ثم تم استرداد السلالة الثابتة بنسبة 84.4٪ في نطاق درجة حرارة صغير نسبيا أثناء التسخين.

لم يظهر أداء ذاكرة الشكل أي تدهور يصل إلى ثلاث دورات كما يتضح من جميع المنحنيات التي تتبع نفس المسار تقريبا. ينخفض اتساع التضاريس المؤقتة بمرور الوقت عند 30 درجة مئوية بمقدار 30 ساعة. عند 30 درجة مئوية.

تم تقليل السعة بنسبة 50٪ تقريبا المشار إليها هنا في الوقت صفر. يقلل 10٪ أخرى خلال ال 9.5 ساعة القادمة. عندما يتم تشغيل الاسترداد عن طريق زيادة درجة الحرارة إلى 37 درجة مئوية ، ينخفض السعة إلى 0.5٪ من السعة الأولية في غضون 9.5 ساعة للنقش المستخدم وإجهاد النقش 4.9 ميجا باسكال.

هذا يتوافق مع التغيير الوظيفي لأخاديد 13 ميكرومتر إلى سطح مستو تقريبا. يتعافى هذا البوليمر في نطاق درجة حرارة من 30 إلى 37 درجة في ظل ظروف زراعة الخلايا. ويرجع ذلك إلى امتصاص الماء من وسط الاستزراع ، حيث يحجم البلاستيك المائي البوليمر ، مما يقلل من tg ، مما يسمح بالاسترداد عند درجات حرارة أقل من TG الجاف البالغة 51 درجة.

مثال على سلوك الخلية الذي يتم التحكم فيه من خلال استخدام ركائز زراعة الخلايا النشطة هو تغيير في تنظيم الهيكل الخلوي على ركائز مخززة مؤقتة. قبل بدء التعافي ، تتماشى خيوط الأكتين الدقيقة على طول اتجاه الأخاديد. بعد التعافي عن طريق زيادة درجة الحرارة ، أعيد تنظيم الخيوط الدقيقة وتوجيهها بشكل عشوائي.

على العكس من ذلك ، لا يتم إعادة تنظيم عينات التحكم التي تحتوي على أخاديد ثابتة أو مسطحة أو ثابتة بعد زيادة درجة الحرارة. أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر أنه يمكن تعديل هندسة غرفة المعالجة ودرجة حرارة الانتقال للبوليمر وطريقة تثبيت الإجهاد وتكوين البوليمر نفسه لتحقيق الانتقال المطلوب في تجربتك الخاصة باتباع هذا الإجراء. يمكن استخدام طرق أخرى مثل تفاعل البوليميراز المتسلسل في الوقت الفعلي للإجابة على أسئلة إضافية مثل كيفية تغير التعبير الجيني استجابة للتحفيز الميكانيكي من الركيزة بعد تطورها.

مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال البيولوجيا الميكانيكية للخلية للتحقيق في فيزياء الهيكل الخلوي للخلية وإعادة الترتيب والمادة الرخوة في بعدين. شكرا لاهتمامك بعملنا وشكرا على المشاهدة.