組織工学のための熱応答性ナノ構造表面の調製

サマリー

は、細胞の自発的な接着と剥離を制御するためのLangmuir-Schaefer法により、熱応答性ブロック共重合体で構成されるナノスケールの海島表面を作製しました。表面の調製と表面上の細胞の接着と剥離の両方を視覚化しました。

要約

細胞の接着と剥離を制御するための

Thermoresponsive poly(N-isopropylacrylamide) (PIPAAm)-固定化表面をLangmuir-Schaefer法で作製しました。ポリスチレンとPIPAAm(St-IPAAms)からなる両親媒性ブロック共重合体を可逆的付加フラグメンテーション連鎖移動(RAFT)ラジカル重合により合成した。St-IPAAm分子のクロロホルム溶液をLangmuir-trough装置に穏やかに滴下し、装置の両方のバリアを水平に移動させてフィルムを圧縮し、密度を調整しました。次に、St-IPAAm Langmuirフィルムを疎水性に改質されたガラス基板上に表面固定デバイスによって水平に転写しました。原子間力顕微鏡の画像から、表面のナノスケールの海島構造がはっきりと見えました。調製した表面上の細胞接着と剥離の強度、速度、および質は、PIPAAm分子の下限臨界溶液温度範囲にわたる温度の変化によって調節されました。また、最適化された表面上に2次元の細胞構造(細胞シート)を回収することに成功しました。これらのユニークなPIPAAm表面は、細胞の接着と剥離の強度を制御するのに役立つ可能性があります。

概要

ナノ構造化表面は、最近によるパターニング、細胞培養、洗浄、表面切り替えを含め、さまざまな潜在的用途にかなりの注目を集めています。例えば、蓮の葉やその他の応答性表面のナノ構造に触発された超疎水性表面は、外部からの刺激^1-4に反応することができます。

ラングミュア膜は、最も広く研究され、ポリマーコーティングの一つです。ラングミュアフィルムを空気-水界面^5-8に両親媒性分子を滴下することにより形成されます。フィルムは、その後、物理的または化学的吸着によって、固体表面に転写することができ、固体表面上の分子の立体配座は、垂直および水平転送方式^9-12を用いて制御することができます。ラングミュア膜の密度が正確に空気 - 水界面を圧縮することによって調節することができます。最近、この方法はまた、ナノスケール海島structurを製造するための効果的であることが証明されています両親媒性ブロックコポリマーを利用することにより、ES。ナノ構造体は、疎水性セグメントのコアと親水性セグメント^13-17の殻から成っているものとします。また、表面上のナノ構造の数は、界面でのブロック共重合体の分子当たりの面積_（m）を制御することによって調節されます。

我々は、温度応答性培養表面を用いて、元の、ユニークな足場フリー組織工学アプローチ、細胞シート....

プロトコル

ツーステップ可逆的付加-フラグメンテーション連鎖移動（RAFT）ラジカル重合によるポリポリスチレンブロックの1の合成（N -isopropylacrylamide）

1. スチレン（153.6ミリモル）を溶​​解させ、4-シアノ-4-（ethylsulfanylthiocarbonyl）sulfanylpentanoic酸（ECT; 0.2ミリモル）、及び4,4'-アゾビス（4-シアノ吉草酸）（ACVA; 0.04ミリモル）を1 40ml中、 1,4-ジオキサン。反応性種を除去し、徐々に室温で解凍する15〜20分間真空下で液体窒素中で溶液をフリーズします。溶液が完全に解凍されていることを確認し、この凍結 - ポンプ - 解凍脱ガスサイクルを3回繰り返します。
2. オイルバスで15時間、70℃で重合によるマクロRAFT剤として：ポリスチレン（PST）（13500 Mw）を取得します。
3. 真空中でエーテルとドライの800ミリリットルと沈殿物たPStマクロRAFT剤。
4. 1,4-ジオキサン4ml中IPAAmモノマー（4.32ミリモル）、たPStマクロRAFT剤（0.022ミリモル）、及びACVA（0.004ミリモル）を溶​​解させます。
5. 削除しますステップ1.1で述べたように凍結 - ポンプ - 融解脱気サイクルによって溶液中の酸素。
6. 脱気後の油浴中で15時間70℃で重合を行い....

結果

ポリスチレン、特定の分子量を有するポリ（Nの -isopropylacrylamide）（ST-IPAAms）からなるブロックコポリマーは、RAFTラジカル重合によって合成しました。 Moad ら ²⁸に記載されるようにECTは、連鎖移動剤として調製しました。異なるPIPAAm鎖長の二サンIPAAm分子を合成し、得られたブロックポリマーは^、1 H核磁気共鳴（NMR）、ゲル浸透クロマトグラフィー（GPC）によって特徴付けました。サンIPAAmsの分子量は、狭い分子量分布（1.31および1.50）で、32,800、および67900でした。ポリスチレンマクロRAFT剤とPIPAAmのモノマー転化率が17.4％以上85.0％であることが見出されました。合成されたサンIPAAmsはそれぞれ、サンIPAAm170とサンIPAAm480と命名しました。

分子当たりの様々な分野（

ディスカッション

温度応答性表面は、ラングミュア - シェーファー法により作製し、細胞接着/剥離および細胞シートの回収のために表面特性を最適化しました。表面を製造するためのこの方法を使用する場合、いくつかのステップは重要です。サンIPAAm分子の分子組成物は、表面構造および表面の安定性、ひいては、細胞接着および剥離に大きな影響を与えます。特に、サンIPAAm分子は、狭い分子量分布を有するべきです。本手法では、異なるPIPAAm鎖長を有する2つのセントIPAAm分子は、分子量及び分子量分布の制御を可能にする、RAFT重合により合成しました。

ステップは、ナノ構造の欠陥を回避するためにサンIPAAm表面の調製中に、空気 - 水界面の汚染を防止するために注意すべきです。インターフェイス上にポリマー分子をドロップする前に、contaminan面圧が約0 MN /メートルに達するまでのtsを吸引する必要があります。汚染は、トラフとウィルヘルミ板のエッジの周りに蓄積する傾向があります。ウィルヘルミー板はその表面に何らかの汚染があったので、それがアニールしました。紙ウィルヘルミー板を使用する場合、界面での吸引工程.......

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
N-イソプロピルアクリルアミド	高神		カタログ番号なし
アゾビス(4-シアノ吉草酸)	光純薬	016-19332
スチレン	Sigma-Aldrich	S4972
1,3,5-トリオキサン	Sigma-Aldrich	T81108
1,4-ジオキサン	和光純薬品	045-24491
DMEM	シグマ	D6429
PBS	中雷	11482-15
ストレプトマイシン	GIBCO BRL	15140-163
ペニシリン	GIBCO BRL	15140-122
トリプシンEDTA		Sigma T4174
FBS	日本バイオセラム	JBS-11501
BAECs	健康科学研究資源バンク	JCRB0099
カバーガラス	松波ガラス工業	C024501
AFM NanoScope V	Veeco
1H NMR INOVA 400	Varian, Palo Alto
ATR/FT-IR NICOLET 6700	Thermo Scientific
GPC HLC-8320GPC	東ソー
TSKgel Super AW2500, AW3000, AW4000	Tosoh
Langmuir-Blodgett堆積トラフ	KSV Instruments	KN 2002	KSV NIWA Midium trough
Nikon ECLIPSE TE2000-U	ニコン

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