생체의 pH 응답 졸 - 겔 나노 센서는 폴리 (락트산 - 코 - 글리콜 산) (PLGA) 전기 방사 지지체에 혼입 될 수있다. 생성 된 자기보고 지지체는 지지체에 세포를 배양하는 동안 미세 환경 조건 인 시츄 모니터링에 사용될 수있다. 3D 셀룰러 구조는 실험을 방해하지 않고 실시간으로 모니터링 할 수있는 이는 유익하다.
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생체의 pH 응답 졸 - 겔 나노 센서는 폴리 (락트산 - 코 - 글리콜 산) (PLGA) 전기 방사 지지체에 혼입 될 수있다. 생성 된 자기보고 지지체는 지지체에 세포를 배양하는 동안 미세 환경 조건 인 시츄 모니터링에 사용될 수있다. 3D 셀룰러 구조는 실험을 방해하지 않고 실시간으로 모니터링 할 수있는 이는 유익하다.
적절한 지지체에 3 차원 배양 세포는 더 생체 내 미세 환경을 모방 및 세포 - 세포 상호 작용을 증가하는 것으로 생각된다. 그 결과 3 차원 세포 구조는 종종 차원에서 연구와 유사한 실험을보다 분자 이벤트 및 세포 - 세포 상호 작용을 공부에 더 관련이있을 수 있습니다. 발판에 걸쳐 높은 세포 생존 능력과 효과적인 3D 문화를 만들려면 산소주의 깊게 분석 농도 구배로 제어 할 산도 필요로 배양 조건은 3 차원 구조 전반에 걸쳐있을 수 있습니다. 여기에서 우리는 많은 포유 동물 세포의 문화에 대한 자신의 이후의 준비와 함께 (락트산 - 코 - 글리콜 산) (PLGA) 전기 방사 발판으로 생체 적합성의 pH 반응 졸 - 겔 나노 센서 및 그 설립을 준비하는 방법을 설명합니다. 산도 반응 발판은 3 차원 세포 구조 내에서 미세 환경의 산도를 결정하는 도구로 사용할 수 있습니다. 또한, 세부에게 산도 반응 nanose의 전달을 우리성장 전기 방사 PLGA 지지체에 의해 지원되었다 포유 동물 세포의 세포 내 환경에 nsors. 산도 응답 나노 센서의 세포질 위치는 전진 동안 실험 세포 내 산도 (PHI)를 모니터링하는 데에 이용 될 수있다.
조직 공학의 주요 전략은 형태는 교체 예정의 조직과 유사하며 세포 성장 및 1,2 함수를 지원할 수 지지체를 제조하는 생체 적합성 물질의 사용이다. 비계는 세포 부착 및 증식이 아직 3 차원 세포 구조의 틈새를 통해 세포 이동을 할 수 있도록하여 기계적인 지원을 제공합니다. 비계는 세포의 영양분의 질량 수송을 허용하고 신진 대사 폐기물 3의 제거를 방해하지 않아야합니다.
전기 방사는 세포 성장의 4-6 지원할 수있는 고분자 지지체의 제조를위한 유망한 방법으로 떠오르고있다. 그들은 종종 다공성이며 3D 셀룰러 구조 (7)의 간극을 통하여 세포 - 세포 상호 작용뿐만 아니라 세포 이동을 허용로서 생성 부직포 전기 방사 섬유 세포 성장에 적합하다. 그것은 t 중에 세포 생존을 모니터링하는 것이 중요그는 문화의 기간 및 그 세포 생존을 보장하기는 3D 구조의 전체에 걸쳐 유지된다. 분석 농도 구배가 3D 구문에 존재할 수있는 예를 들어, 이러한 산소와 pH가 배양 조건, 조심 제어를 필요로합니다. 생물 반응기 또는 관류 시스템은 격자 간 흐름의 생체 내 조건에서 결과적 증가 영양소 입금 및 대사 폐기물 제거 8로 모방하기 위해 사용될 수있다. 이러한 시스템은 일정한 미세 환경 조건을 보장하는지 여부의 질문에 실시간으로 셀룰러 미시를 평가함으로써 해결 될 수있다.
실시간으로 모니터링 할 수있는 키 미시 메트릭은 다음을 포함한다 : 온도, 셀 매체의 화학적 조성, 용존 산소와 이산화탄소의 농도, 산도, 다습. 이러한 메트릭, 온도가 가장 쉽게 현장 프로브에 사용하여 모니터링 할 수 있습니다. 일반적으로 잔존 나열된 메트릭을 모니터링하기위한 방법따라서 volve 샘플링에 대한 나누어지는 제거하고 세포 배양을 방해하고 오염의 위험을 증가시킨다. 연속, 실시간 방법이 모색되고있다. 현재 모니터링 방법은 일반적으로 물리적으로 pH를 모니터 또는 산소 프로브와 같은 세포 구조를 조사 악기에 의존한다. 그러나 이러한 침입 방법은 세포 구조를 손상 지속적인 실험을 방해 할 수 있습니다. 3D 구조 내에서 분석 농도의 비 침습적 모니터링은 영양 고갈 9 등 다양한 환경 적 측면의 실시간 모니터링을 가능하게 할 수 있습니다. 이 구조 내에서 깊은 지역에 영양 공급의 평가를 허용하고 신진 대사 폐기물을 효과적으로 10,11 제거되는 여부를 결정하는 것입니다. 침입의 문제를 해결하기위한 시도 시스템은 일반적으로 pH가, 산소를 모니터링하고 12 포도당 배양 용기 모두를 통해 외부 센서에 배양액을 통과 관류 챔버의 사용을 수반한다.드레 직접 샘플링 분취 액의 제거를 필요로하지 않고 같은 시츄 모니터링에 제공 할 배양 용기에 통합 될 수있는 센서의 개발에 대한 관심이 높아지고있다.
현장과 우리가 자기보고 발판 (13)을 생성하는 전기 방사의 발판으로 분석 반응하는 나노 센서를 통합 한 미세 환경 조건의 비 침습적 모니터링에 대한 이러한 단점을 해결하기 위해. 감지 장치는 전기 방사에 의해 또는 종래 골격 형성 14,15로 중합체에 혼입된다 분석 반응 염료의 사용을 통해 생성 된 실제 고분자 지지체 하나 어디에 형광 활성을 모니터링함으로써 같은 촬상 장치의 역할을 지지체는, 미리 제조 된 . 그러나, 이러한 촬상 장치는 다른 분석에서 가능한 간섭으로 인한 잘못된 광 출력을 줄 가능성이있다. 비율 적 감지 장치 스와의 사용설명 된 프로토콜에서 제조 된 것과 같은 채널이 가능한 부작용을 제거하고 해당 분석 물에 대한 특정 응답을 제공하는 잠재력을 보유하고있다.
여기에 제시된 전기 방사의 발판이로 인해 선택, 합성 공중 합체 폴리 (락트산 - 코 - 글리콜 산) (PLGA)로부터 제조 된 식품의 약국의 생분해 성 및 생체 특성으로 인해 관리 (FDA) 승인 및 추적하는 데 다양한 세포 유형 16-18의 성장 및 기능을 지원하는 기록. 제조 된 비율 계량 분석 응답 나노 센서는 산도에 반응합니다. 나노 센서가 하나의 염료, FAM은 산도에 응답하고, 다른 생체 적합성 인 졸 - 겔 매트릭스로 두 형광 염료를 통합, TAMRA는 산도에 응답 아니므로 내부 표준으로서 작용한다. 그들은 크게 겹치지 않는 더욱이 TAMRA FAM 및 양쪽의 형광 별도로 분석 할 수있다. 형광 EMI의 비율을 결정특정 파장에서 두 염료 (투약) 소지는 다른 환경 조건의 독립의 pH 응답을 제공합니다. 자기보고 비계가 개발 한 3D 모델을 방해하지 않고 현장에서 실시간으로 pH를 반복 평가를 허용 할 수 있습니다. 우리는이 지지체는 세포 부착 및 증식을 지원할 수있는 문제의 분석에 응답하여 남아 있는지 보여 주었다. 설계 구조의 부산물 산성의 반응 속도는 understudied 아르 유지와 같은 산도 반응 발판을 사용하여 크게 이러한 연구 19을 용이하게 할 수 있습니다. 또한, 조직 공학 응용 프로그램에 대한 자기보고 발판의 사용 기회를 완전히 이해 모니터와 체외에서 3D 모델의 조직 구조의 성장, 비 침습적으로 실시간으로 최적화를을 제공합니다.
산도 반응 나노 센서는 전기 방사 PLGA의 scaffol에 따라 배양 섬유 아세포의 세포 내 환경에 배달 된DS. 염료의 형광 발광의 비율은 피를 모니터링하는 데 사용하고 자기보고 골격 도입 산도 나노 센서에 비교 하였다. 3D 환경에서 배양 된 세포에 나노 센서의 배송이 깊은 비파괴 방식으로 구문에 분석 농도의 모니터링을 가능하게 할 수 있습니다. 따라서 나노 센서 비파괴 3D를 통해 세포 행동을 평가하기 위해 실행 가능한 이미징 도구 장기 분석을 허용 생성 할 수있다. 3D 구조 내의 개별 세포의 분석 농도를 선별가 충분한 영양과 산소 농도를 받고있는 것을 확신 할 수있을 것입니다. 모니터링 프로세스 파라미터는 산소와 영양분의 효과적인 대량 수송을 위해 표준화 된 기술의 개발에 도움이 있었다. 세포 내 환경과 고분자 지지체에 나노 센서의 결합으로 나노 센서의 배송은 3 차원 CONST 내에서 세포 생존 능력의 평가뿐만 아니라 비계 성능을 허용하기 위해 결합 될 수있다조직 성장 프로세스 동안 ructs. 이것은 이러한 구조의 지식 증가로 이어질 생물학적으로 관련 조직 대체물의 제조를 진행 할 수 있습니다.
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개요
제 1 반응은 pH가 나노 센서와 SEM을 이용하여 형광 분석법 및 사이즈를 이용하여 pH를 행 나노 센서 응답의 특성화의 제조를 설명한다.
2 장에서는 전기 방사 된 고분자 지지체 및 SEM을 사용하여 형태와 크기의 특성의 준비에 대해 설명합니다. 섹션 2는 pH가 반응 나노 센서의 포함과 함께 전기 방사 공중 발판 자기보고 지지체의 제조 방법을 설명합니다. 그 결과 자기보고 발판은 전기 방사 섬유의 모든 형태 학적 변화가 발생했는지 여부를 평가하기 위해 SEM을 특징으로한다. 통합 된 나노 센서에서 발생하는 자기보고 발판에서 형광 공 초점 현미경에 의해 평가된다.
3 장에서는 전기 방사 비계와 자기보고 지지체에 세포의 문화를 설명합니다. 발판은 먼저 프레파라트에 멸균비계는 살균과 세포의 문화가 자기보고 비계의 형광 기능에 영향을 미치는 여부를 결정하기 위해 평가하는 세포 배양 다음에 대한 이온. 프로토콜은 전기 방사 지지체에 배양하는 세포에 나노 센서의 전달을 설명합니다. Lysotracker 염료는 나노 센서는 휴대 산성 구획으로 수행되지 않았 음을 확인하는 데 사용됩니다.
1. 준비 및 산도 응답 졸 - 겔 나노 센서의 분석
산도 응답 졸 - 겔 나노 센서의 1.1 준비
참고 :이 준비 흄 후드에서 수행해야합니다.
pH가 1.2 나노 센서 응답
나노 센서의 1.3 SEM
2. PLGA 발판의 준비 및 분석
2.1 전기 방사 PLGA 발판
2.2 전기 방사의 pH 응답 PLGA 발판
2.3 PLGA 비계의 SEM과의 pH 응답 비계
산도 응답 비계의 2.4 교정
3. PLGA 발판과의 pH 응답 PLGA 발판에 따라 세포 배양
ntent "> 주 : 다음은 세포 배양 캐비닛에서 수행되어야한다.세포 배양을위한 PLGA 발판 3.1 준비
PLGA 비계에 배양 된 세포에 3.2 나노 센서 납품
포유 동물 세포 내에서 3.3 나노 센서 위치
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준비된 산도 응답 나노 센서의 크기 분포는 묘화 나노 센서의 인구가 측정 및 240-470 nm의 (도 1a)의 범위 내에서 나노 미터 크기를 갖는 것으로 하였다 SEM을 사용하여 분석되었다. 좁고 비교적 작은 직경의 과제는 나노 입자를 제조 Stöber 메서드를 사용과 일치한다. 그것은 산성 조건을 사용하여 제제가 입경 넓은 분산을 생성하는 반면 나노 입자 Stöber 방법을 사용하여 나노 입자의 합성 중에 염기성 pH 환경 준비 IE하여, 사이즈의 양호한 제어를 허용하는 것이 발견되었다. 설명 된 방법을 사용하여 제조 된 PLGA의 전기 방사 섬유의 대표적인 SEM 현미경 사진이 생성 된 PLGA 지지체가 섬유는 나노 미터 치수가 최소한의 구슬 장식이나 파손을 표시 부직포 섬유로 구성되어 있음을 보여주는 그림 1B에 표시됩니다. 그림 1C 5 밀리그램의 농도 PLGA 용액에 나노 센서의 첨가 /
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조직 공학은 특정 조직이나 기관의 기능을 수리, 교체, 유지 또는 향상시키기 위해 생체 조직 모델과 같은 생체 조직 대체 요법에 모두로 사용할 수있는 생물학적 대체를 만드는 목표로. 몇 년 교체하거나 조직의 원조 수리 그러나이 자주 인해 궁극적으로 거부하거나 추가 재수술에 이르게 호스트 조직 및 / 또는 감염, 가난한 통합에 실패하는 합성 대체가 사용되었습니다. 주입 이전에 실험실에서 생체 조직 생성은 완전 통합을 달성하는 문제를 해결하고 치환술에 대한 필요성을 감소시킬 수있다. 그러나 실현이 목표에 적합한 생체 외 전파와 3D 구조 내에서 세포의 조작은 체외에서 조직의 적절한 육체적 인 조절과 결합되어야한다. 이것은 하나의 근본적인 생물학에 대한 연구를 계속 진행되는 다수의 방식으로 달성 될 수있다참여뿐만 아니라, 합성 대체의 생산에 관련 엔지니어링 및 제조 문제를 조회. 그것은 설명 프로토콜이 기여하는 것을 목표로하는 것이 후자의 문제입니다.
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저자는 더 경쟁 재정적 이익이 없다는 것을 선언합니다.
BBSRC에서 자금 조달이 친절하게 인정 (허가 번호 BB H011293 / 1).
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 에탄올 | 피셔 | 32221 | |
| 무수 디메틸포름아미드(DMF) | 시그마 | 270547 | |
| 수산화암모늄 50%(v/v) 수용액 | Alfa Aesar | 35574 | 순수로 30%(v/v)로 희석 |
| TEOS | Sigma | 13190-3 | |
| 3-아미노프로필트리에톡시실란(APTES) | 시그마 | A3648 | |
| 5-(and-6)-carboxyfluorescein, succinimidyl ester (FAM-SE) | Invitrogen | C1311 | |
| 6-carboxytetramethylrhodamine, succinimidyl ester (TAMRA-SE) | Invitrogen | C1171 | |
| 인산나트륨 일염기성 (0.2 M) | Sigma Aldrich | S-9638 | |
| 인산나트륨 이염기성 (0.2 M) | Sigma Aldrich | S-0876 | |
| NaOH | Sigma Aldrich | S8045 | |
| 트립신/EDTA | 시그마 알드리치 | T4174 | |
| 페니실린/스트렙토마이신 | 시그마 알드리치 | P0781 | |
| PBS | 시그마 알드리치 | D8537 | |
| DMEM | 시그마 알드리치 | D6046 | |
| FBS | 소스 생명과학 | 배치-213-101992 | |
| L-글루타민 | 시그마 알드리치 | G7513 | |
| Lipofectamine 2000 | Invitrogen | 11668-019 | |
| Optimem | Invitrogen | 11058-021 | |
| LysoTracker Red | Invitrogen | L-7528 | |
| Draq5 | Biostatus Ltd | DR50050 | |
| 질소 가스 | BOC | ||
| DCM | Sigma Aldrich | 320269 | |
| TFA | Sigma Aldrich | T6508 | |
| 컨포칼 현미경 | Leica TCS-SP | 아르곤 및 크립톤 레이저와 63X 0.9NA 침수 렌즈 | |
| UV 광 | UVLS28 UVP, USA | ||
| 교반기 플레이트 | SB161-3 Jencons-PLS | ||
| pH 측정기 | Jenway 모델 3510 | ||
| 회전 증발기 | Buchi 로터리 증발기 R200 | ||
| 원심분리기(나노센서) | Hermle Z300 | ||
| 원심분리기(세포 배양) | Thermo Scientific Heraeus Biofuge Primo | ||
| Vortex | Whirlimixer Fisherbrand | ||
| 초음파 발생기 | FB11021 Fisherbrand | ||
| 알루미늄 시트 | 노팅엄 대학교 | ||
| 35mm 세포 배양 플레이트 | 이와키 | 3000035 | |
| 10ml 주사기 | Becton Dickenson | ||
| 3T3 섬유 아세포 | 유럽 세포 배양 | ||
| PLGA | Lakeshore Biomaterials | 7525 DLG 7E | |
| 포름산 피리디늄 | 시그마 알드리치 | P8535 | |
| 트리판 블루 | 시그마 알드리치 | T8154 | |
| 인산나트륨 일염기성 | 시그마 알드리치 | S9638 | |
| 인산나트륨 이염기성 | 시그마 알드리치 | S5136 | |
| HCl | 시그마 알드리치 | 320331 |
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