用于细胞培养和皮肤应用的薄膜复合硅弹性体: 制造和表征

该程序的总体目标是制造和表征用于高级细胞培养研究或作为皮肤粘合剂的聚合物薄膜复合结构。这种方法可以帮助回答有关如何使用弹性复合材料实现最佳粘附作用的关键问题，即使在不规则表面上也是如此。这些技术的主要优点是它们简单且普遍适用。

这允许以非常高的精度进行大规模制造。一般来说，刚接触这种方法的人会很困难，因为粘附力测量需要密集的培训和实践才能达到必要的精度。演示细胞培养程序和血浆应用的是我们实验室的技术人员 Angela Rutz。

要制备 PDMS，请在快速混合器中以 2350 RPM 的速度在真空下混合 1.1 克预聚物混合物并脱气 3 分钟。要准备 PDMS 背衬层，请使用自动控制的刮刀应用机。将刮刀放在 100% 异丙醇清洁的 PET 箔上，并使用微定位螺钉调整背衬层的厚度。

将 PDMS 装入一次性 10 毫升注射器中。用聚合物填充刮刀的储液罐，然后以大约每秒 2 毫米的速度开始刀片的运动。PET 薄膜涂布后，将薄膜转移到 95 摄氏度的烤箱中 1 小时。

要准备复合膜的顶层，请使用刀片从背衬层的长边上去除细条。让刮刀在 PET 箔上滑动，并如前所述应用第二层 PDMS。然后，将铝箔纸放入烤箱中。

为了准备用于粘附力测量的样品，使用剃须刀片将 PET 箔上的薄膜切成 4 平方厘米面积的碎片，并使用 UV 胶将这些碎片固定在载玻片上。用紫外线照射样品块 3 分钟，然后将第一个聚合物样品安装到样品架上。使用测角仪调整倾斜角度，直到基板与聚合物膜接触，两个表面完全平行对齐，如相机图像所示。

基板与样品的光学对准对于解释测量结果非常重要。因此，需要使用倾角仪尽可能精确地进行倾斜角度调整。将对齐的基板移动到聚合物薄膜表面，直到达到 13 正负 5 千帕的预加载应力，然后启动在 LabView 中编写的自定义编程软件包。

然后，设置所需的测量参数，以测量每个薄膜表面六个不同位置的三个独立制造样品的粘附性能。为了准备用于光学显微镜的薄膜，请使用剃须刀片将聚合物样品切成 0.25 平方厘米的碎片，并将这些碎片连接到载玻片的边缘。然后，将载玻片垂直放置在正置显微镜下，并测量薄膜横截面的厚度。

为了准备细胞培养实验，首先使用手术刀从 PET 支撑层上切下大约 5 x 5 毫米的碎片，然后使用镊子将这些碎片转移到单独的 12 毫米玻璃盖玻片上。将盖玻片转移到等离子体装置的反应室内，然后合上装置盖。抽空腔室，直到达到 1.6 乘以 10 到负秒毫巴的压力，然后用血浆处理胶片 3 分钟。

然后，对反应室进行通风，并将样品转移到 24 孔板的各个孔中。接下来，在层流柜中用不含钙和镁的 DPBS 洗涤 70% 至 80% 汇合的 L929 细胞培养物 30 秒。然后在 37 摄氏度下与 2 毫升适当的蛋白水解和胶原水解溶液和 5% CO2 孵育 5 分钟。

当细胞分离后，加入 8 mL 血清补充培养基，并将细胞转移到 15 mL 锥形管中。然后，计数后，在含有聚合物样品的 24 孔板的每孔每毫升培养基中接种 60， 000 个细胞，并将板置于细胞培养箱中三天，然后捕获和固定相差图像。根据表膜的厚度，无论基板表面的纹理如何，随着薄膜厚度的增加，拉断应力都会降低。

然而，与光滑的基材表面相比，粗糙基材表面的分离功通常略低。当记录分离机制时，在最薄的薄膜上观察到很少的空化，而在较厚的薄膜上可以观察到手指状裂纹的出现。细胞培养实验表明，接种在原始聚合物上的细胞表现出较差的粘附和细胞扩散行为，而在血浆处理的表面上培养的细胞则观察到汇合单分子层。

一般来说，在两种聚合物材料上培养的细胞的乳酸脱氢酶水平相当，细胞毒性低于 5%。一旦掌握，聚合物薄膜复合材料的生产可以在大约三个小时内完成。虽然使用正常初粘性测试进行后续分析需要培训，但它是研究薄膜粘合性能的非常强大的工具。

观看此视频后，您应该对如何制造聚合物复合薄膜以及使用特定的粘附测试和细胞生物工具对其进行分析有很好的了解。不要忘记，使用化学品和生物材料可能非常危险。因此，请采取适当的预防措施，例如遵循强制性安全程序、佩戴个人安全防护设备以及在安全柜中处理这些材料。