Un metodo per lo sviluppo di substrati di coltura cellulare con la possibilità di cambiare topografia durante cultura è descritto. Il metodo si avvale di materiali intelligenti conosciute come i polimeri a memoria di forma che hanno la capacità di memorizzare una forma permanente. Questo concetto è adattabile ad una vasta gamma di materiali e applicazioni.
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Articolo metodologico
Shape Memory Polymers per la Cultura cella attiva
In questo articolo
Sommario
Abstract
Polimeri a memoria di forma (SMP) sono una classe di materiali "intelligenti" che hanno la capacità di passare da un fisso, la forma temporanea di un pre-determinata forma permanente dopo l'applicazione di uno stimolo come il calore 1-5. In un tipico ciclo di memoria di forma, la SMP è prima deformato a temperatura elevata che è superiore alla temperatura di transizione, T trans [sia la temperatura di fusione (T m) o la temperatura di transizione vetrosa (Tg)]. La deformazione è elastica in natura e porta principalmente ad una riduzione di entropia conformazionale delle catene rete costituente (seguendo la teoria di elasticità della gomma). La deformata SMP è poi raffreddato ad una temperatura inferiore al T trans, mantenendo la tensione esterno o costante stress. Durante il raffreddamento, le transizioni materiale ad uno stato più rigido (semi-cristallina o vetrosa), che cineticamente trappole o "congela" il materiale in questo stato di bassa entropia che porta a fissare la forma macroscopica. Recupero della forma è innescata da continuamente il riscaldamento del materiale attraverso T trans sotto uno stress-free (senza vincoli) condizione. Permettendo che le catene di rete (con mobilità riacquistato) per rilassarsi alla loro termodinamicamente favorito, massima entropia dello stato, i cambiamenti materiale dalla forma temporanea alla forma permanente.
Le cellule sono in grado di rilevare le proprietà meccaniche del loro ambiente circostante 6. I meccanismi attraverso i quali interazioni meccaniche tra le cellule e il loro ambiente fisico controllare il comportamento delle cellule sono aree di ricerca attiva. Substrati di topografia definite sono emersi come potenti strumenti nelle indagini di questi meccanismi. Mesoscala, microscala, e modelli su scala nanometrica della topografia del substrato è stato dimostrato per dirigere l'allineamento delle cellule, adesione cellulare, e le forze di trazione delle cellule 7-14. Questi risultati hanno sottolineato il potenziale per topografia del substrato per il controllo e il dosaggio delle interazioni meccaniche tra le cellule e il loro ambiente fisico durante colture cellulari, ma i substrati utilizzati fino ad oggi sono state in genere passivo e non potrebbe essere programmato per cambiare in modo significativo durante cultura. Questa stasi fisica ha limitato le potenzialità di supporti topografici per il controllo delle cellule in coltura.
Qui, coltura cellulare attivo (ACC) sono introdotti substrati SMP che impiegano a memoria di forma della superficie per fornire un controllo programmato della topografia del substrato e deformazioni. Questi substrati dimostrare la capacità di passare da una topografia temporanea scanalata per un secondo, topografia quasi piatta memorizzato. Questo cambiamento di topografia può essere utilizzato per controllare il comportamento delle cellule in condizioni standard di coltura cellulare.
Protocollo
1. Isotermico UV di NOA63
- Una camera di cura personalizzati è stato sviluppato utilizzando una lastra di vetro (75 mm x 25 mm x 1 mm), un 1 distanziatore mm di spessore in teflon, e di una piastra di alluminio (75 mm x 25 mm x 3 mm), come mostrato nella Figura 1. La camera è tenuto insieme con clip legante di piccole dimensioni.
- Iniettare il NOA63 nella camera attraverso un buco nel distanziatore in teflon con un 18 gauge. Il NOA63 può essere riscaldata leggermente per facilitare l'iniezione.
- Posizionare la camera su una piastra riscaldante fissato a 125 ° C e permettono di riscaldare ad una temperatura uniforme per 5 m....
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Discussione
G T di NOA63 può essere facilmente controllato tramite la temperatura di polimerizzazione. Abbiamo usato questo per generare supporti SMP che può essere attivato in un intervallo di celle compatibile. NOA63 è plastificato con l'acqua che abbassa il secco T g, così abbiamo aumentato il secco T g da una cottura a 125 ° C per spostare il campo bagnato Tg tra i 30 ei 37 ° C.
L'attivo substrati di coltura cellulare hanno dimostrato in grado di controllare .......
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Dichiarazioni
Nessun conflitto di interessi dichiarati.
Ringraziamenti
Gli autori desiderano ringraziare Kelly A. Burke per l'assistenza tecnica con la preparazione dei supporti ACC. Sulla base l'articolo pubblicato in Biomateriali, Davis KA et al, il comportamento dinamico delle cellule a memoria di forma su substrati polimerici, biomateriali, doi:. 10.1016/j.biomaterials.2010.12.006, Copyright Elsevier (2011). Questo materiale si basa su lavoro supportato da NSF sotto Grant No. DMR-0907578.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Nome del reagente o strumento | Azienda | Numero di catalogo | Commenti (opzionale) |
| NOA63 | Norland Products Inc. | NOA63 | Lotto numero 111 |
| Dogbone Punch | TestResource, Inc. Shakopee, MN | Ridotta Tipo IV Dogbone (ASTM D638-03) | |
| Pressa da banco | Intagliatore | 3851 | |
| C3H10T1 / 2 Mouse fibroblasti embrionali | ATCC | CCL-226 | |
| Cappa di sicurezza biologica | Thermo Fisher | 1357 | |
| Lampada UV | Spectroline | SB-100PC | |
| Analizzatore dinamico meccanico (DMA) | TA Instruments, Inc. | Q800 | |
| Invertito microscopio a fluorescenza | Leica | Leica DMI 4000B | |
| Microscopio confocale a scansione laser | Zeiss | LSM 710 | 20x/0.8 NA aria o un olio 40x/1.30 NA obiettivo |
Riferimenti
- Liu, C., Qin, H., Mather, P. T. Review of progress in shape-memory polymers. J. Mater. Chem. 17, 1543-1543 (2007).
- Mather, P. T., Luo, X. F., Rousseau, I. A. Shape Memory Polymer Research. Annu. Rev. Mater. Res. 39, 445-445 (2009).
- Lendlein, A., Kelch, S.
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Ristampe e permessi
