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La plupart des tissus dans le corps sont des matériaux visco-élastiques souples avec un module d'Young allant de 0,1 kPa pour le cerveau de 100 kPa pour cartilage souple, encore, la plupart de la recherche sur les cellules in vitro est réalisée sur du polystyrène pour culture de tissus (TCP) qui a un module d'environ 1 GPa . 1 Ce décalage de rigidité affecte grandement la façon dont les cellules répondent à leur environnement. Un nombre croissant d'études est ainsi dédiée à élucider l'effet de la rigidité du substrat sur le sort de divers types de cellules, le 2,3 y compris des cellules souches. 4 En conséquence, plusieurs hydrogels ont été développés pour aider à la compréhension de la cellule de rigidité dépendante biologie, y compris polyacrylamide (PA), 5-7 polyéthylène glycol (PEG), 8,9 (PDMS), 10 et 11 alginate. Bien que la preuve que la rigidité du substrat a un impact considérable sur le sort de la cellule est de plus en plus, la plupart des études sont menées sur une petite échelle avec un petit nombre de sexemples. Systématiques, études multidimensionnelles sur l'effet de la rigidité de substrat pour un éventail de types de cellules ou les conditions environnementales sont rares. 12
Plusieurs technologies d'hydrogel à haut débit prometteuses ont été développées, y compris les microréseaux à base de PEG, 13 des dispositifs microfluidiques pour la production de microbilles d'agarose d'hydrogel, 14 ou des micro et nano-tiges où la rigidité est modulée par le diamètre et la hauteur des microrods. 15 Cependant , les technologies de préparer ces substrats sont sophistiqués et disponibles pour nombre limité de laboratoires. Beaucoup de recherches impliquant rigidité modulée réponses cellulaires utilise polyacrylamide (AP) gels qui ne sont pas seulement bon marché et simple à mettre en œuvre, mais présentent également une gamme physiologiquement pertinente de module de Young, à savoir 0,3 -. 300 kPa 16-22 Cependant, les méthodes existantes pour fabriquer PA gels pour la culture cellulaire sont de main-d'œuvre et par conséquent prepARED en petits lots. Certaines des difficultés liées à la préparation de gels PA comme substrats de cellules souches de l'exigence que les gels doivent être préparé: 1) en l'absence d'oxygène pour permettre la polymérisation complète, 2) avec une surface plane et lisse pour permettre cellulaire uniforme l'attachement et la propagation, et 3) fixée en permanence au fond de la boîte de culture cellulaire pour empêcher flottante.
Plusieurs groupes ont tenté de produire des gels PA pour la culture cellulaire en grandes séries. Semler et al. Les feuilles épaisses préparées de gels PA qui ont ensuite été "coupée" avec une perforatrice et placés dans des plaques à 96 puits. 23 Cependant, cette méthode est limitée à des gels sévères, ce est à dire,> 1 kPa dans le module de Young, parce que plus doux gels sont "collante", difficile à couper, et facilement endommagé. Mih et al. A développé une technique plus sophistiquée qui permet aux gels d'être directement polymérisés dans une plaque à puits multiples à fond de verre. 6 Ceci a été réalisé en versant les solutions de gel dans des plaques à fond de verre fonctionnalisés et former des gels par «sandwich» avec une gamme de lamelle personnalisé. 6 même si de légers effets très prometteurs, bord étaient encore observés avec cette technique. De plus, la technique nécessite un réseau conçu sur mesure pas immédiatement accessible à de nombreux laboratoires ainsi que des plaques à puits multiples à fond de verre coûteuses.
Cet article décrit un moyen simple et peu coûteux à assembler gels PA dans une plaque multi-puits qui pourrait être facilement adoptée par ne importe quel laboratoire. Ici, un support plastique flexible est utilisé, qui a deux côtés - un une hydrophobe, qui est répulsif pour gels PA, et un une hydrophile, qui se lie de manière covalente le gel PA lors du dépôt. Une fois les feuilles de gel PA sont déposés et permanente apposée sur le support plastique flexible, il permet une manipulation des gels de toute épaisseur ou la rigidité et les couper en toute forme souhaitée. Cette apprOach produit non seulement personnalisés "lamelles" en plastique de tailles pas autrement disponibles dans le commerce, mais évite également la nécessité de surfaces de verre-prétraiter, soit des lamelles de verre ou les puits de plaques à puits multiples à fond de verre coûteuses, avec une solution de liaison PA, qui est un fastidieux et une étape de temps. Enfin, feuilles de gels uniformes PA peuvent être préparés en grandes séries et stockés de-hydraté pendant plusieurs mois.
En résumé, l'analyse présentée ici est une amélioration par rapport aux méthodes existantes dans plusieurs aspects. Premièrement, le processus de montage de la plaque à puits multiples est efficace, et le coût total des matériaux requis est faible. Deuxièmement, les hydrogels sont produites en grandes quantités dans un film de gel homogène unique. Enfin, seuls des matériaux qui sont disponibles dans le commerce sont tenus. L'utilité de l'essai est illustré par la découverte de l'effet de la rigidité du substrat sur la morphologie cellulaire et la zone d'étalement.