방법 논문

조직 공학 Thermoresponsive 나노 구조 표면의 제조

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DOI:

10.3791/53465

2016년 3월 1일

이 논문에서

요약

내열반응성 블록 공중합체로 구성된 나노 스케일의 바다 섬 표면은 자발적인 세포 접착 및 분리를 제어하기 위해 Langmuir-Schaefer 방법에 의해 제조되었습니다. 표면의 준비와 표면에 있는 세포의 접착 및 분리가 모두 시각화되었습니다.

초록

세포 접착 및 박리를 제어하기 위한

'jove_content'>Thermoresponsive poly(N-isopropylacrylamide) (PIPAAm) 고정 표면은 Langmuir-Schaefer 방법으로 제작되었습니다. 폴리스티렌과 PIPAAm(St-IPAAms)으로 구성된 양친매성 블록 공중합체를 RAFT(Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer) 라디칼 중합에 의해 합성했습니다. St-IPAAm 분자의 클로로포름 용액을 Langmuir-trough 장치에 부드럽게 떨어뜨리고 장치의 두 장벽을 수평으로 이동하여 필름을 압축하여 밀도를 조절했습니다. 그런 다음 St-IPAAm Langmuir 필름을 표면 고정 장치에 의해 소수성 변형 유리 기판에 수평으로 전사했습니다. 원자력 현미경 이미지는 표면의 나노 스케일 바다 섬 구조를 명확하게 보여주었습니다. 준비된 표면의 세포 부착 및 박리의 강도, 속도 및 품질은 PIPAAm 분자의 낮은 임계 용액 온도 범위에서 온도 변화에 의해 조절되었습니다. 또한, 최적화된 표면에서 2차원 세포 구조(세포 시트)를 성공적으로 복구했습니다. 이러한 고유한 PIPAAm 표면은 세포 접착 및 박리의 강도를 제어하는 데 유용할 수 있습니다.

서론

나노 구조화 된 표면은 최근에 의한 패터닝, 세포 배양, 세정, 표면 스위칭 포함한 다양한 응용 가능성으로 상당한 주목을 받고있다. 예를 들어, 연꽃 잎과 다른 반응 표면의 나노 구조에서 영감을 초 소수성 표면은 외부 자극 1-4에 반응 할 수있다.

랭 뮤어 막은 가장 널리 연구 폴리머 코팅이다. 랭 뮤어 막은 공기 - 물 계면에 5-8 양친 성 분자를 적하함으로써 형성된다. 필름은 물리적 또는 화학적 흡착에 의해 고체 표면에 전사 할 수 있으며, 고체 표면에 분자 형태는 수직 및 수평 전송 방법 9-12를 사용하여 제어 될 수있다. 랭 뮤어 막의 밀도는 정확하게 공기 - 물 계면을 압축에 의해 조절 될 수있다. 최근,이 방법은 관련된 과학 바다 섬 structur를 제조하는 효과가 입증되었습니다양친 성 블록 공중 합체를 이용하여 에스. 나노 구조는 소수성 세그먼트의 코어 및 친수성 세그먼트 13-17의 쉘 구성 간주됩니다. 또한, 표면에 나노 구조체들의 수는 인터페이스에서 블록 공중 합체의 분자 당 면적 (m)를 제어함으로써 조절된다.

우리는 온도에 응답하여 배양 표면을 이용하여 원래의 고....

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프로토콜

폴리스티렌 - 블록 - 폴리 (N의 이소 프로필 아크릴 아미드) 2 단계 가역 추가-조각화 체인 전송 (RAFT) 라디칼 중합에 의해 1. 합성

  1. 스티렌 (153.6 밀리몰)을 용해시키고, 4- 시아 노 -4- (ethylsulfanylthiocarbonyl) sulfanylpentanoic 산 (ECT 0.2 mmol) 및 4,4'- 아조 비스 (4- 시아 노 발레르 산) (ACVA 0.04 mmol)을 1 mL의 40에서 1,4- 디 옥산. 반응 종을 제거하고 실온에서 서서히 해동 15-20 분 동안 진공 하에서 액체 질소 용액을 동결. 이 솔루션은 완전히 해동되어 있는지 확인이 동결 펌프 - 해동 탈주기를 세 번 반복한다.
  2. 오일 조에서 15 시간 동안 70 ° C에서 중합에 의해 매크로 RAFT 제로 : 폴리스티렌 (PST) (13,500 Mw)이옵니다.
  3. 침전물 PSt와 매크로 RAFT 에테르 800 mL를 제하고, 진공에서 건조.
  4. 1,4- 디 옥산 중 4 ㎖ 중의 IPAAm 단량체 (4.32 밀리몰) : PST 매크로 RAFT 에이전트 (0.022 mmol) 및 ACVA (0.004 밀리몰)을 녹인다.
  5. 풀다동결 - 펌프 - 해동 사이클에 의....

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결과

폴리스티렌 특정 분자량의 폴리 (이소 프로필 아크릴 아미드의 N) (세인트 IPAAms)로 이루어지는 블록 공중 합체 RAFT 라디칼 중합에 의해 합성 하였다. Moad 외. (28)에 기재된 바와 같이 ECT는 연쇄 이동제로서 제조 하였다. 다른 PIPAAm 사슬 길이의 두 세인트 IPAAm 분자를 합성하고, 얻어진 블록 중합체 1 H 핵 자기 공명 (NMR) 및 겔 투과 크로마토 그래피 (GPC)에 의해 특징 하였다. 세인트 IPAAms의 분자량은 분자량 분포가 좁은 (1.31 및 1.50)으로 32,800 및 67,900이었다. 폴리스티렌 매크로 RAFT 에이전트와 PIPAAm의 단량체 전환은 17.4 % 이상 85.0 % 인 것으로 확인되었다. 합성 세인트 IPAAms는 각각 세인트 IPAAm170 및 세인트 IPAAm480 선정됐다.

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토론

온도 응답 표면은 랭 뮤어 - 쉐퍼 방법에 의해 제조하고, 세포 부착 / 분리 및 세포 시트 회수 표면 특성이 최적화되었다. 표면의 제조에 본 방법을 사용할 때, 몇 가지 단계가 중요하다. 세인트 IPAAm 분자의 분자 조성물은 세포 부착 및 박리에 표면 구조에 큰 영향 표면의 안정성, 확장자를 갖는다. 특히, 세인트 IPAAm 분자는 좁은 분자량 분포를 가져야한다. 제안 된 방법에서, 상이한 PIPAAm 쇄 길이를 갖는 두 세인트 IPAAm 분자는 분자량 및 분자량 분포를 제어 할 수 RAFT 중합에 의해 합성 하였다.

단계 나노 구조물의 결함을 방지 세인트 IPAAm 표면의 제조 동안 공기 - 물 계면의 오염을 방지하기 위해주의해야한다. 인터페이스에 폴리머 분자를 삭제, contaminan 전표면 압력은 대략 0 MN / m에 도달 할 때까지 TS를 흡입한다. 오염은 저점 빌헬 플레이트의 가장자리 주위에 축적되는 경향이있다. 빌헬 판의 표면에 약간의 오염이 있었기 때문에,.......

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공개 사항

모든 저자는 원고 작성에 동등하게 기여했으며 최종 버전을 승인했습니다. 저자는 경쟁하는 금전적 이해관계가 없음을 선언합니다.

감사의 글

본 연구는 일본 문부과학성(MEXT)의 '세포시트 조직공학센터(Cell Sheet Tissue Engineering Center, CSTEC)'의 혁신 시스템 개발 프로젝트인 '첨단 학제간 연구 프로그램을 위한 혁신 센터 조성(Creation of Innovation Centers for Advanced Interdisciplinary Research Program)'의 재정 지원을 받았다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
N-isopropylacrylamideKohjin카탈로그 번호
없음 Azobis(4-cyanovaleric acid)Wako Pure Chemicals016-19332
스티렌시그마-알드리치S4972
1,3,5-트리옥산시그마-알드리치T81108
1,4-다이옥산Wako 순수 화학045-24491
DMEM시그마 D6429
PBS나카라이11482-15
스트렙토마이신GIBCO BRL15140-163
페니실린GIBCO BRL15140-122
트립신-EDTA시그마T4174
FBS일본 BioserumJBS-11501
BAECs건강 과학 Reserch 자원 은행JCRB0099
커버 안경Matsunami Glass IndustryC024501
AFM NanoScope VVeeco
1H NMR INOVA 400Varian, Palo Alto
ATR/FT-IR NICOLET 6700Thermo Scientific
GPC HLC-8320GPCTosoh
TSKgel Super AW2500, AW3000, AW4000Tosoh
Langmuir-Blodgett 증착 트로프 KSV 인스트루먼트KN 2002KSV NIWA 미듐 트로프
니콘 ECLIPSE TE2000-U니콘

참고문헌

  1. Bae, Y. H., Kwon, I. C., Pai, C. M., Kim, S. W. Controlled release of macromolecules from electrical and chemical stimuli-responsive hydrogels. Makromol. Chem., Macromol. Symp. 70-71 (1), 173-181 (1993).
  2. Fu, Q., et al.

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