Extrazelluläre Matrizen (ECM) bilden die Protein-Gerüste, die Zellhaftung unterstützen und dienen als Barrieren zwischen verschiedenen Zelltypen und sind ein wesentlicher Bestandteil der komplexen Geweben und Organen. Im Gegensatz zum interstitiellen Bindegewebe ist der Basalmembran (BM) eine spezielle Art von ECM, das wirkt als Barriere gegen Gewebe Kompartimente voneinander trennen. BMs sind etwa 100 µm dick und erlauben daher für direkte und indirekte Kommunikation zwischen den Zellen auf beiden Seiten. Zwei typische Beispiele für BMs sind vaskuläre BMs, gefunden in der mikrovaskuläre Wand zwischen Perizyten und Endothelzellen und Atemwege BMs, die zwischen den Endothelzellen und epithelialen Zellen gefunden werden. BMs dienen eine wichtige Rolle bei der Regulierung der Zellfunktion, wie Zellpolarität und Migration, Gesundheit und Krankheit. 1 Zusammensetzung, Steifigkeit, Architektur und Porosität von BMs variiert Organsysteme unterschiedliche physiologische Funktionen zu erleichtern. BM Poren sind beispielsweise wichtig für die Aufrechterhaltung der Zell-Zell-Kommunikation, lösliche Moleküle Verbreitung und Migration von Immunzellen bei Entzündungen oder Bakterien während der Infektion. In den Atemwegen umfassen Poren die volle Stärke des BM, mit Durchmessern von 0,75 bis 3,86 µm.2
Die dünne Natur des BM gewährleistet die obwohl Zelltypen physisch voneinander getrennt sind, interzelluläre Kommunikation über Signalisierung parakrine und Kontakte vermittelt. So haben Forscher um menschliche Krankheit in-vitro- Studie auf porösen durchlässigen Träger Einsätze zu zellulären Bilayer Kultur verlassen. 3 diese Modelle wurden entscheidend für das Verständnis der zellulären Kommunikation, die in Gesundheit und Krankheit eine Rolle spielt. 3 , 4 , 5 , 6 , 7 durchlässig Unterstützung Einsätze erfüllen die Grundvoraussetzungen für das Verständnis, wie physiologische Prozesse, z. B. Leukozyten Rekrutierung und bakterieller Infiltration regelt Zellezelle signalisieren; jedoch die Einsätze haben erhebliche Einschränkungen und nicht um eine menschliche BM Permeable Unterstützung zu imitieren Einsätze fehlen mechanischen und biochemischen Einstellbarkeit und die vereinfachende poröse Struktur ist nicht imitieren die faserige Struktur, die die unregelmäßigen Poren schafft typisch für BMs. Daher gibt es ein wachsendes Bedürfnis nach einstellbaren Systeme, die die native BM-Eigenschaften neu zu erstellen, die zelluläre Prozesse zu beeinflussen.
Polymer-basierten Substrate sind ideale Kandidaten für die Entwicklung von Biomimetic BMs zellulären Bilayer in einem Kontext zu studieren, die die in-Vivo -Umwelt genauer imitiert. 8 , 9 , 10 , 11 , 12 Polymere sind mechanisch einstellbaren und chemisch geändert werden können, um biomimetische Peptid-Fragmente. zu integrieren 11 , 12 , 13 Bioinert Polymer-Polyethylenglykol (PEG) kann verwendet werden, um biomimetische BMs zu konstruieren, und neuere Arbeiten hat die Synthese von mechanisch einstellbaren PEG Arginin-Glycin-Asparaginsäure (RGD) Gele mit porösen Netzwerke, die Zelle Wachstum unterstützen detaillierte und entzündlichen Zelle Chemotaxis. 14 obwohl PEG-basierte veröffentlicht Substrate zur Verfügung gestellt eines realistischeren Modells der menschlichen ECM als durchlässige unterstützt, viele dieser Modelle sind extrem dick, mit einer Tiefe von rund 775 µm, das begrenzt die Fähigkeit Bilayer Kulturen mit Zellezelle erstellen Kontakte. 14
Hier präsentieren wir Ihnen ein Protokoll für die Schaffung einer PEG Polymer-basierten BM Mimik, die viele der Einschränkungen der aktuellen Zelle Bilayer Kulturtechnologien überwindet. Haben wir eine Template-Methode, die das Polymer während der Synthese und Vernetzung, die anschließend und selektiv entfernt Zinkoxid, eine extensiv genutzte Material für die Herstellung der mikrokristallinen Produktion berücksichtigt die daraus resultierende Masse Polymer. Dieser Prozess generiert ein zufälliges porösen Netzwerk, gewunden und vernetzten Pore-Netzwerk von menschlichen BMs imitiert. Darüber hinaus kann die Porosität durch Ändern der Größe und Form von Zinkoxid Mikrokristalle über Änderung der Stöchiometrie der Reaktion während der Nadel Produktion geändert werden. Hier entwickelte Technik schafft eine ultradünne Hydrogel, das die Dicke der menschlichen BM schließlich, die Mechanik, die Porosität nachahmt, und die biochemische Zusammensetzung diese BM-ähnliche Konstrukte kann leicht geändert werden, um eine Mikroumgebung zu generieren die meisten ähnlich wie die gesehen in Vivo.