生物相容的液晶弹性体泡沫的合成中用作细胞支架的三维空间细胞培养

该程序的目标是基于生物相容性侧链液晶弹性体制备可生物降解的三维泡沫状细胞支架。这种方法可以帮助回答液晶和生物医学领域的关键问题，例如液晶弹性体特性对细胞增殖和排列的影响。这种二维细胞支架方法的主要优点是它允许研究空间细胞间相互作用，这在 2D 宏观环境中很少见。

通常，那些刚接触这种方法的人会难以进行触觉压缩测试。在不得不更换数百个培养皿中的培养基后，我们首先想到了这种方法。我们想知道液晶弹性体是否可以支持 3D 网络上的肌肉细胞，从而消除使用如此多的培养皿。

这种方法的目视演示至关重要，因为某些步骤需要小心作化学品。此外，塑造金属泡沫模板可能具有挑战性。首先，在 20 毫升安瓿瓶中加入 2% 体积的 PFOTES 甲苯溶液。

安瓿瓶中的溶液搅拌 24 小时，使安瓿瓶内部硅烷化。用异丙醇冲洗硅烷化安瓿，并在 140 摄氏度下干燥 30 分钟。将 3.64 克蒸馏的 ε-己内酯、0.5 克 α-氯-ε-己内酯和 0.25 毫升甘油放入干燥的安瓿瓶中。

将混合物涡旋 1 分钟。然后，向混合物中加入 4.90 克 DL-丙交酯，并用氮气吹扫安瓿瓶气氛 1 分钟。用铝箔盖住安瓿瓶口，并在 120 摄氏度下加热混合物约两个小时以熔化 DL-丙交酯。

旋混合物以破坏任何未熔化的固体，然后，向安瓿瓶中加入 66 微升 10-2-乙基己酸酯，并再次涡旋。用铝箔封住安瓿瓶，将混合物在 120 摄氏度下加热 10 分钟，以重新熔化 DL-丙交酯。一旦 DL-丙交酯再次熔化，剧烈涡旋混合物，并用氮气吹扫安瓿瓶气氛。

用橡胶隔膜密封安瓿瓶。将连接到真空管路的针头穿过隔膜，然后启动真空。对安瓿瓶的颈部进行火焰密封，注意不要熔化橡胶塞。

颈部密封后，将反应混合物在 140 摄氏度下加热 48 小时。然后，让混合物冷却至室温。打开安瓿瓶，将粘稠反应混合物溶解在 10 毫升二氯甲烷中。

将混合物转移到分离漏斗中。将装有 100 毫升甲醇的烧瓶放入干冰和丙酮浴中，将甲醇冷却至约零下 78 摄氏度。甲醇冷却后，将分液漏斗固定在烧瓶上。

以每秒 2 滴的速率将反应混合物加入冷甲醇中。将所得白色沉淀物收集在滤纸上。在 50 至 60 摄氏度的真空烘箱中干燥沉淀物，以获得三臂 α-氯 SBC 产物。

为了制备 α 胆固醇三臂 SBC，将悬垂氯原子替换为叠氮化物。与胆固醇 5-己酸酯的点击反应产生悬垂胆固醇作为液晶部分。要开始制备液晶弹性体支架，请将 0.75 克 α-胆固醇三臂 SBC 与 0.25 毫升 HDI 和 0.24 毫升蒸馏ε-己内酯混合。

加入 60 微升 10-2-乙基己酸酯，涡旋混合物。然后，切出一块 1 厘米 x 4 厘米的镍金属泡沫。将泡沫镍卷成直径为 1 厘米、高 1 厘米的圆柱体，以形成液晶弹性体泡沫支架的模板。

将模板放入玻璃瓶或铝箔外壳中，然后将液晶弹性体混合物倒在模板上，直到完全覆盖。让模板在液晶弹性体混合物中静置 2 分钟，然后用移液管去除多余的部分。将混合物和模板在 80 摄氏度下加热过夜。

然后，剥去铝箔，或打破玻璃。使用剃须刀片去除多余的液晶弹性体，露出镍金属模板。将泡沫放入烧瓶中，加入 70 毫升饱和三氯化铁水溶液。

在室温下将泡沫在溶液中搅拌 3 天，以溶解镍模板。每 24 小时在去离子水中搅拌泡沫 30 分钟，然后在新鲜的三氯化铁溶液中继续搅拌。搅拌第二天后，对液晶弹性体泡沫进行触觉压缩测试。

抗触觉压缩性表明镍模板仍然存在于泡沫中。第三天后，所有镍模板都已消除，所得泡沫看起来非常柔软，易于完全压缩。必须完全消除镍模板。

在进行触觉压缩试验时，重要的是用氯化铁彻底冲洗液晶弹性体泡沫，直到其触感柔软。液晶弹性体泡沫支架现在可以进行表征和使用。液晶弹性体泡沫变软后，用 70% 乙醇冲洗以对其进行消毒。

要开始接种程序，请在一毫升 70% 乙醇中再次洗涤液晶弹性体泡沫支架两次，以对弹性体表面进行消毒。然后，用紫外线照射支架 10 分钟。用另外 1 毫升的 70% 乙醇清洗支架。

用无菌水和磷酸盐缓冲盐水各 1 毫升冲洗支架。将灭菌的液晶弹性体支架加载到 24 孔培养板中。在含有青霉素和链霉素的适当细胞生长培养基中制备目标细胞的悬液并对其进行计数。

使用生长培养基将细胞悬液稀释至每 100 μL 10 至 5 个细胞的 1.5 倍。在每个液晶弹性体支架上滴一滴稀释的细胞悬液。将晶种液晶弹性体支架在 37 摄氏度的 5% CO2 气氛中孵育 2 小时。

向每个支架中再添加 0.5 毫升生长培养基，并继续孵育。每 48 小时用 1 毫升 PBS 清洗去籽支架，并加入新鲜的生长培养基。继续孵育支架，直到细胞准备好进行显微镜检查。

这些化妆品 LC 能够研究复杂的组织结构，同时促进细胞生长和增殖。为了保持细胞活力，必须对泡沫进行消毒，并始终保持培养物的清洁度。为了准备显微镜检查，用 4% 多聚甲醛的 PBS 溶液将细胞固定在支架上 15 分钟。

将样品浸泡在 3 mL PBS 中 3 次，每次 5 分钟。将一个支架样品放入 Eppendorf 管中。用 0.1% DAPI 的 500 μL PBS 溶液对样品进行染色 10 分钟。

将样品浸泡在 1 mL PBS 中两次，持续 5 分钟。然后，立即使用共聚焦显微镜对样品进行成像。采集跨样本的图像堆栈，并在图像处理程序中分析数据。

将带有液晶部分的三臂 SBC 浇铸在泡沫镍模板上，以 HDI 作为交联剂。通过蚀刻去除镍模板，得到液晶弹性体泡沫。定期进行压缩变形测试以监测蚀刻过程。

一旦镍完全溶解，压缩变形测试显示压缩时的尺寸减小了 70%。在释放压缩后，液晶弹性体泡沫始终恢复其原始的大小和形状。这种行为归因于液晶部分，因为缺乏胆固醇 ε-己内酯部分的类似弹性体泡沫无法从压缩中恢复。

内部泡沫形态的 SCM 显示中空泡沫支柱的互连网络。规则的形态归因于泡沫镍的结构，表明孔径和整体形状可以通过选择合适的金属模板来控制。泡沫中植入了神经母细胞瘤细胞，这些细胞在两天内附着在网络壁上。

接种 30 天后，共聚焦显微镜显示细胞延伸到液晶弹性体网络上，并形成分散在整个弹性体泡沫中的多层。观察到细胞核的伸长，并与细胞对齐相关。一旦掌握，如果执行得当，这项技术可以在三到四个星期内完成。

看完这个视频，你应该对如何设计和制备具有特定孔径和形态的液晶弹性体电池支架有了很好的了解。在尝试此过程时，重要的是要充分表征每种产品并监测细胞活力和扩增。此外，适当的染色技术对于轻松获取共聚焦显微镜图像非常重要。

在此程序之后，液晶弹性体还可以暴露在外部刺激下，例如压力或磁场和电场，以回答有关液晶弹性体的各向异性分子排序如何影响细胞反应的其他问题。该技术的意义适用于疾病过程的研究，因为它提供了一个平台来动态研究外部因素对模拟疾病活动和后续修复过程的影响。虽然这种 smectic 液晶弹性体泡沫可以深入了解细胞间相互作用，但它们也可以与其他材料一起使用，例如半导体或金属纳米结构。

开发后，这项技术为生物医学领域的研究人员设计反映生命系统的长期实验平台铺平了道路。