سقالات 3D مترابطة من قضبان Microgel

يصف هذا البروتوكول تصنيع قضبان الهلام الدقيقة التي ترتبط بسقالات المسام الدقيقة. يمكن استخدام هذه السقالات مع الخلايا التي توفر المساحة المطلوبة لتفاعل خلية الخلية بكفاءة. يترابط النوعان المختلفان من قضبان الجل الدقيقة عند الاتصال.

عند نسبة العرض إلى الارتفاع العالية ، تؤدي إلى مسام أكبر مع الحفاظ على ثبات السقالة باستخدام مواد اصطناعية أقل مقارنة بالمواد الهلامية الدقيقة الكروية. ستعزز سقالات المسام الدقيقة بشكل كبير تسلل وتفاعل الخلايا الداخلية لإصلاح الأنسجة التالفة. ستسهل المسام الكبيرة تكوين الأوعية الدموية لتبادل العناصر الغذائية إلى الأنسجة النامية.

يعد تقليل المواد السقالة مفيدا حيث يتم توفير المزيد من المساحات المفتوحة لتكوين الأنسجة ، وهو أمر مهم لكل من التطبيقات في المختبر وفي الجسم الحي. الجانب الحاسم هو تقنية microfitic على التقطيع. لضمان الإنتاج المستمر لقضبان الهلام الدقيقة ، يجب نقل المنتج بشكل فعال من الأنبوب دون انسداد.

للبدء ، أدخل الإبر في أنابيب البولي إيثيلين وأزل الغاز من المحقنة والأنبوب. ثم أدخل أنبوب بولي إيثيلين إضافي في المخرج لجمع المنتج. بعد ذلك ، ضع جميع المحاقن الزجاجية ومضخات المحاقن وأدخل كل طرف أنبوب في المدخل المقابل.

بعد ذلك ، ركز المجهر على المقطع العرضي لماء الزيت. ابدأ أول مضخة حقنة زيت لملء القناة بالزيت أولا ، لمنع ترطيب القناة بالمرحلة المشتتة. بعد ذلك ، قم بتقليل معدل تدفق الزيت الأول إلى 30 ميكرولتر في الساعة وابدأ مضخة حقنة البوليمر المسبق حتى يمكن ملاحظة المرحلة المائية المشتتة عند المقطع العرضي.

بعد ذلك ، اضبط معدل تدفق البوليمر المسبق على 30 ميكرولتر في الساعة وركز المجهر على المخرج. بعد ذلك ، ابدأ تشغيل مضخة حقنة الزيت الثانية وانتظر حتى يستقر نظام التدفق. ضع أنبوب المخرج في حاوية تجميع واضبط نظام تشعيع الأشعة فوق البنفسجية بحيث يكون الإشعاع في حدود 900 إلى 1000 مللي واط لكل سنتيمتر مربع.

وبقعة التشعيع هي جزء القناة المستقيمة قبل المخرج. قبل التشعيع بالأشعة فوق البنفسجية ، اضبط معدلات تدفق البوليمر المسبق والزيت الأول لتحقيق نسبة العرض إلى الارتفاع المطلوبة في النطاق من 3.0 إلى 4.5 ، واضبط وقت التشعيع للمرحلة المشتتة على حوالي 2.3 ثانية ، اعتمادا على حجم بقعة التشعيع. ثم ابدأ تشعيع الأشعة فوق البنفسجية ، وإذا لزم الأمر ، اضبط معدلات التدفق مرة أخرى وفقا للقسم الفرعي السابق.

بعد ذلك ، قم بتغيير حاوية التجميع ولاحظ وقت بدء مجموعة المنتجات ومعدلات التدفق. لإنهاء المجموعة، قم بإزالة حاوية المجموعة مع ملاحظة الوقت. بعد ذلك ، أوقف التشعيع وجميع مضخات المحاقن.

بعد ذلك اغسل المنتج خمس مرات لكل منهما باستخدام n-Hexane و isopropanol والماء منزوع الأيونات. ثم قم بإزالة المادة الطافية بعد ترسيب القضيب. نقل تشتت المكون الأول إلى قارورة شفافة مخروطية 1.5 أو 2 ملليلتر.

ثم أضف المكون الثاني بطريقة مضبوطة في عملية مستمرة باستخدام ماصة 100 ميكرولتر واخلط المحتويات مباشرة باستخدام الماصة لامتصاص السائل وإضافته مرة أخرى. ثم أضف محلول G R G D S P C إلى الهيكل المترابط لتعديل جميع مجموعات الإيبوكسي المتبقية مع الببتيد اللاصق للخلية الذي يحمل أمينا حرا وثايل واتركه في درجة حرارة الغرفة طوال الليل. بعد ذلك ، قم بإزالة الجزيئات غير المتفاعلة عن طريق غسلها بالماء منزوع الأيونات وإزالة المادة الطافية.

بعد تقليل مستوى الماء ، افتح القارورة وقم بالإشعاع بضوء الأشعة فوق البنفسجية ذي الطول الموجي ، من 250 إلى 300 نانومتر. ثم أغلق القارورة وانقل القارورة إلى مقعد نظيف. بعد ذلك ، اغسل بالماء المعقم.

استبدل الماء الموجود في القارورة بوسائط زراعة الخلايا واتركه للتوازن لمدة خمس دقائق. بعد ذلك ، انقل السقالة المسامية الكبيرة إلى صفيحة بئر زراعة الخلايا للتجربة عن طريق صب أو استخدام ملعقة. كشف الفحص المجهري متحد البؤر أن البناء المسامي الكلي 3D يتكون من قضبان هلام دقيقة مترابطة من أمين وإيبوكسي.

يعرض البناء هندسة مدمجة لما يقرب من 10،000 قضيب هلام صغير تم تشكيلها في غضون ثانيتين أو ثلاث ثوان. يتم قياس معامل يونغ الفعال لقضبان الهلام الدقيقة للأمين والإيبوكسي جنبا إلى جنب مع كرات الهلام الدقيقة للأمين والإيبوكسي بواسطة المسافة البادئة النانوية. للكشف عن المجموعات الوظيفية النشطة ، يمكن استخدام فلوريسئين أيزو ثيوسيانات لتصور المجموعات الأمينية الأولية ويمكن استخدام أيزومر أمين الفلوريسئين لتسمية مجموعات الإيبوكسي.

قضبان الهلام الدقيقة الأمينية لها أبعاد بمتوسط طول 553 ميكرومتر ومتوسط عرض 193 ميكرومتر في الماء منزوع الأيونات ، مما ينتج عنه نسبة عرض إلى ارتفاع تبلغ حوالي 3.0. القيم المتوسطة للمسام الكلية والسقالات المكونة من قضبان هلام دقيقة هي 100 ميكرومتر ، مع 90٪ من أحجام المسام تتراوح من 30 ميكرومتر إلى أكثر من 150 ميكرومتر. الكرة مثل المواد الهلامية الدقيقة ، ينتج عنها مجموعات ذات أحجام مسامية تتراوح بين حوالي 10 إلى 55 ميكرومتر ، بمتوسط قيمة حوالي 22 ميكرومتر.

تم تصميم قضبان الهلام الدقيقة الموصوفة لإنتاج سقالات ميكروبويد مترابطة عن طريق الخلط العشوائي. يمكن أن يسمح إجراء الخلط المتحكم فيه بتصنيع المزيد من أشكال هندسة السقالات المصممة خصيصا في المستقبل. يمكن أن تختلف صلابة المواد الهلامية الدقيقة والإشارات الكيميائية الحيوية بناء على متطلبات المبيعات.

من خلال الجمع بين اللبنات الأساسية المختلفة ، يمكن تحقيق مجموعة متنوعة من الأشكال الهندسية والخصائص داخل سقالة واحدة. بهذه الطريقة يمكننا استهداف خلايا معينة بكفاءة لتكوين أنسجة متعددة الخلايا.