Name: Dunne Film samengestelde Silicon elastomeren voor celkweek en huid toepassingen: productie- en karakterisering (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-07-03T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 2 s
Description: Leer dunne film composieten van PDMS produceren voor celkweek en huidtoepassingen. Deze methode omvat doctor blad coating, plasma behandeling en adhesietesten met L929 cellen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Martin Danner is erkend voor zijn hulp bij de voorbereiding van de monsters en de vaststelling van cel cultuur procedures. De auteurs bedank Biesterfeld Spezialchemie GmbH (Hamburg, Duitsland), met name Robert Radsziwill voor continue ondersteuning en discussies. Het onderzoek leidt tot deze resultaten heeft financiering ontvangen van de Europese Onderzoeksraad onder de Europese Unie zevendekaderprogramma (FP/2007-2013) ERC subsidieovereenkomst n. 340929.

<ol><li>Lloyd, A. W., Faragher, R. G. A., Denyer, S. P. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11246945">Ocular biomaterials and implants.</a> Biomaterials. 22, 769-785 (2001).</li>
<li>Zhang, M., Wu, J., Wang, L., Xiao, K., Wen, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+method+for+fabricating+multi-layer+PDMS+structures+for+3D+microfluidic+chips%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">A simple method for fabricating multi-layer PDMS structures for 3D microfluidic chips.</a> Lab Chip. 10, 1199-1203 (2010).</li>
<li>Kwak, M. K., Jeong, H. E., Suh, K. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rational+design+and+enhanced+biocompatibility+of+a+dry+adhesive+medical+skin+patch%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Rational design and enhanced biocompatibility of a dry adhesive medical skin patch.</a> Adv. Mater. 23, 3949-3953 (2011).</li>
<li>Gun Park, D., Chul Shin, S., Won Kang, S., Tae Kim, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+flexible+self+adhesive+patch+for+professional+heat+stress+monitoring+service%5BTitle%5D)+AND+%22Conf.+Proc.+IEEE+Eng.+Med.+Biol.+Soc%22%5BJournal%5D)">Development of flexible self adhesive patch for professional heat stress monitoring service.</a> Conf. Proc. IEEE Eng. Med. Biol. Soc. 4, 3789-3792 (2005).</li>
<li>Thomas, X. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/242768448_Silicone_Adhesives_in_Healthcare_Applications">Silicone Adhesives in Healthcare Applications.</a> Dow corning Lit. , (2013).</li>
<li>Fuard, D., Tzvetkova-Chevolleau, T., Decossas, S., Tracqui, P., Schiavone, P. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167931708001196">Optimization of poly-di-methyl-siloxane (PDMS) substrates for studying cellular adhesion and motility.</a> Microelectron. Eng. 85, 1289-1293 (2008).</li>
<li>Wang, Z., Volinsky, A. A., Gallant, N. D. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/app.41050/abstract">Crosslinking effect on polydimethylsiloxane elastic modulus measured by custom-built compression instrument.</a> J. Appl. Polym. Sci. 131, 41050(2014).</li>
<li>Fischer, S. C. L., Kruttwig, K., Bandmann, V., Hensel, R., Arzt, E. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/mame.201600526/abstract">Adhesion and cellular compatibility of silicone-based skin adhesives.</a> Macromol. Mater. Eng. , 1-11 (2017).</li>
<li>Martina, D., Creton, C., Damman, P., Jeusette, M., Lindner, A. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2012/sm/c2sm07059f">Adhesion of soft viscoelastic adhesives on periodic rough surfaces.</a> Soft Matter. 8, 5350-5357 (2012).</li>
<li>Brown, X. Q., Ookawa, K., Wong, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+polydimethylsiloxane+scaffolds+with+physiologically-relevant+elastic+moduli%3A+Interplay+of+substrate+mechanics+and+surface+chemistry+effects+on+vascular+smooth+muscle+cell+response%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Evaluation of polydimethylsiloxane scaffolds with physiologically-relevant elastic moduli: Interplay of substrate mechanics and surface chemistry effects on vascular smooth muscle cell response.</a> Biomaterials. 26, 3123-3129 (2005).</li>
<li>Song, F., Ren, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stiffness+of+cross-linked+poly%28dimethylsiloxane%29+affects+bacterial+adhesion+and+antibiotic+susceptibility+of+attached+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Stiffness of cross-linked poly(dimethylsiloxane) affects bacterial adhesion and antibiotic susceptibility of attached cells.</a> Langmuir. 30, 10354-10362 (2014).</li>
<li>Buxboim, A., Rajagopal, K., Brown, A. E. X., Discher, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+deeply+cells+feel%3A+methods+for+thin+gels%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Condens.+Matter%22%5BJournal%5D)">How deeply cells feel: methods for thin gels.</a> J. Phys. Condens. Matter. 22, 194116(2010).</li>
<li>Discher, D. E., Janmey, P., Wang, Y. -L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+cells+feel+and+respond+to+the+stiffness+of+their+substrate%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Tissue cells feel and respond to the stiffness of their substrate.</a> Science. 310, 1139-1143 (2005).</li>
<li>Engler, A. J., Sen, S., Sweeney, H. L., Discher, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Matrix+Elasticity+Directs+Stem+Cell+Lineage+Specification%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Matrix Elasticity Directs Stem Cell Lineage Specification.</a> Cell. 126, 677-689 (2006).</li>
<li>Roth, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+functionalization+of+silicone+rubber+for+permanent+adhesion+improvement%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Surface functionalization of silicone rubber for permanent adhesion improvement.</a> Langmuir. 24, 12603-12611 (2008).</li>
<li>Thiébaud, P., Lauer, L., Knoll, W., Offenhäusser, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PDMS+device+for+patterned+application+of+microfluids+to+neuronal+cells+arranged+by+microcontact+printing%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens.+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">PDMS device for patterned application of microfluids to neuronal cells arranged by microcontact printing.</a> Biosens. Bioelectron. 17, 87-93 (2002).</li>
<li>Tourovskaia, A., Figueroa-Masot, X., Folch, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differentiation-on-a-chip%3A+a+microfluidic+platform+for+long-term+cell+culture+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Differentiation-on-a-chip: a microfluidic platform for long-term cell culture studies.</a> Lab Chip. 5, 14-19 (2005).</li>
<li>Peterson, S. L., McDonald, A., Gourley, P. L., Sasaki, D. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Poly%28dimethylsiloxane%29+thin+films+as+biocompatible+coatings+for+microfluidic+devices%3A+Cell+culture+and+flow+studies+with+glial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomed.+Mater.+Res.+-+Part+A%22%5BJournal%5D)">Poly(dimethylsiloxane) thin films as biocompatible coatings for microfluidic devices: Cell culture and flow studies with glial cells.</a> J. Biomed. Mater. Res. - Part A. 72, 10-18 (2005).</li>
<li>Wan, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanotextured+substrates+with+immobilized+aptamers+for+cancer+cell+isolation+and+cytology%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer%22%5BJournal%5D)">Nanotextured substrates with immobilized aptamers for cancer cell isolation and cytology.</a> Cancer. 118, 1145-1154 (2012).</li>
<li>Ross, A. M., Jiang, Z., Bastmeyer, M., Lahann, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physical+aspects+of+cell+culture+substrates%3A+Topography%2C+roughness%2C+and+elasticity%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Physical aspects of cell culture substrates: Topography, roughness, and elasticity.</a> Small. 8, 336-355 (2012).</li>
<li>Barreau, V., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201600652/abstract">Fibrillar Elastomeric Micropatterns Create Tunable Adhesion Even to Rough Surfaces.</a> Adv. Funct. Mater. 26, 4687-4694 (2016).</li>
<li>Briggs, G. A. D., Briscoe, B. J. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0022-3727/10/18/010">The effect of surface topography on the adhesion of elastic solids.</a> J. Phys. D. Appl. Phys. 10, 2453-2466 (1977).</li>
<li>Dapp, W. B., Lücke, A., Persson, B. N. J., Müser, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-affine+elastic+contacts%3A+Percolation+and+leakage%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Self-affine elastic contacts: Percolation and leakage.</a> Phys. Rev. Lett. 108, 1-4 (2012).</li>
<li>Putignano, C., Carbone, G., Dini, D. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0020768315002097">Mechanics of rough contacts in elastic and viscoelastic thin layers.</a> Int. J. Solids Struct. 69, 507-517 (2015).</li>
<li>Laulicht, B., Langer, R., Karp, J. M. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23112196">Quick-release medical tape.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 109, 18803-18808 (2012).</li>
<li>Kim, T., Park, J., Sohn, J., Cho, D., Jeon, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioinspired%2C+Highly+Stretchable%2C+and+Conductive+Dry+Adhesives+Based+on+1D-2D+Hybrid+Carbon+Nanocomposites+for+All-in-One+ECG+Electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Bioinspired, Highly Stretchable, and Conductive Dry Adhesives Based on 1D-2D Hybrid Carbon Nanocomposites for All-in-One ECG Electrodes.</a> ACS Nano. 10, 4770-4778 (2016).</li>
<li>Adamietz, I. A., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/roi.2970020605/abstract">Effect of self-adhesive, silicone-coated polyamide net dressing on irradiated human skin.</a> Radiat. Oncol. Investig. 2, 277-282 (1994).</li>
<li>White, R. <a target="_blank" href="http://www.woundsinternational.com/media/issues/304/files/content_8935.pdf">Evidence for atraumatic soft silicone wound dressing use.</a> Wounds UK. 1, 104-109 (2005).</li>
<li>Quan, M. B., Edwards, C., Marks, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-invasive+in+vivo+techniques+to+differentiate+photodamage+and+ageing+in+human+skin%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Derm.+Venereol%22%5BJournal%5D)">Non-invasive in vivo techniques to differentiate photodamage and ageing in human skin.</a> Acta Derm. Venereol. 77, 416-419 (1997).</li>
<li>Brown, X. Q., Ookawa, K., Wong, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+polydimethylsiloxane+scaffolds+with+physiologically-relevant+elastic+moduli%3A+Interplay+of+substrate+mechanics+and+surface+chemistry+effects+on+vascular+smooth+muscle+cell+response%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Evaluation of polydimethylsiloxane scaffolds with physiologically-relevant elastic moduli: Interplay of substrate mechanics and surface chemistry effects on vascular smooth muscle cell response.</a> Biomaterials. 26, 3123-3129 (2005).</li>
<li>Palchesko, R. N., Zhang, L., Sun, Y., Feinberg, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+Polydimethylsiloxane+Substrates+with+Tunable+Elastic+Modulus+to+Study+Cell+Mechanobiology+in+Muscle+and+Nerve%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Development of Polydimethylsiloxane Substrates with Tunable Elastic Modulus to Study Cell Mechanobiology in Muscle and Nerve.</a> PLoS One. 7, e51499(2012).</li>
<li>Johnston, I. D., McCluskey, D. K., Tan, C. K. L., Tracey, M. C. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0960-1317/24/3/035017/meta">Mechanical characterization of bulk Sylgard 184 for microfluidics and microengineering.</a> J. Micromechanics Microengineering. 24, 35017(2014).</li>
<li>Persson, B. N. J., Gorb, S. <a target="_blank" href="http://adsabs.harvard.edu/abs/2003JChPh.11911437P">The effect of surface roughness on the adhesion of elastic plates with application to biological systems.</a> J. Chem. Phys. 119, 11437(2003).</li>
<li>Peressadko, A. G., Hosoda, N., Persson, B. N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+surface+roughness+on+adhesion+between+elastic+bodies%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Influence of surface roughness on adhesion between elastic bodies.</a> Phys. Rev. Lett. 95, 1-4 (2005).</li>
<li>Purtov, J., et al. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s00339-012-7520-3">Measuring of the hardly measurable: adhesion properties of anti-adhesive surfaces.</a> Appl Phys A. 111, 183-189 (2013).</li>
<li>Kroner, E., Blau, J., Arzt, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Note%3A+An+adhesion+measurement+setup+for+bioinspired+fibrillar+surfaces+using+flat+probes%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Sci.+Instrum%22%5BJournal%5D)">Note: An adhesion measurement setup for bioinspired fibrillar surfaces using flat probes.</a> Rev. Sci. Instrum. 83, 16101(2012).</li>
<li>Sun, S., Li, M., Liu, A. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143749612001601">A review on mechanical properties of pressure sensitive adhesives.</a> Int. J. Adhes. Adhes. 41, 98-106 (2013).</li>
<li>Webber, R. E., Shull, K. R., Roos, A., Creton, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+geometric+confinement+on+the+adhesive+debonding+of+soft+elastic+solids%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+E%22%5BJournal%5D)">Effects of geometric confinement on the adhesive debonding of soft elastic solids.</a> Phys. Rev. E. 68, 21805(2003).</li>
<li>Creton, C., Lakrout, H. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/(SICI)1099-0488(20000401)38:7%3C965::AID-POLB7%3E3.0.CO;2-8/full">Micromechanics of flat-probe adhesion tests of soft viscoelastic polymer films.</a> J. Polym. Sci. Part B Polym. Phys. 38, 965-979 (2000).</li>
<li>Tan, S. H., Nguyen, N. -T., Chua, Y. C., Kang, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oxygen+plasma+treatment+for+reducing+hydrophobicity+of+a+sealed+polydimethylsiloxane+microchannel%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">Oxygen plasma treatment for reducing hydrophobicity of a sealed polydimethylsiloxane microchannel.</a> Biomicrofluidics. 4, 32204(2010).</li>
<li>Kim, B., Peterson, E. T. K., Papautsky, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+stability+of+plasma+oxidized+PDMS+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Conf.+Proc.+IEEE+Eng.+Med.+Biol.+Soc%22%5BJournal%5D)">Long-term stability of plasma oxidized PDMS surfaces.</a> Conf. Proc. IEEE Eng. Med. Biol. Soc. 7, 5013-5016 (2004).</li>
<li>Briganti, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silicone+based+polyurethane+materials%3A+A+promising+biocompatible+elastomeric+formulation+for+cardiovascular+applications%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Sci.+Mater.+Med%22%5BJournal%5D)">Silicone based polyurethane materials: A promising biocompatible elastomeric formulation for cardiovascular applications.</a> J. Mater. Sci. Mater. Med. 17, 259-266 (2006).</li>
<li>Regehr, K. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biological+implications+of+polydimethylsiloxane-based+microfluidic+cell+culture%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Biological implications of polydimethylsiloxane-based microfluidic cell culture.</a> Lab Chip. 9, 2132(2009).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Het ontwerp van composiet structuren kan de eenvoudige aanpassing van de eigenschappen van het materiaal, zoals Youngs modulus of de dikte van de monsters. De Youngs modulus voor PDMS kan effectief worden gewijzigd in een brede waaier door de mengverhouding tussen deze twee onderdelen wijzigen of vervaardiging van mengsels met behulp van een verschillende silicone-elastomeer30,31. De beschreven methoden zijn niet beperkt tot het PDMS van gebruikt in het huidige onderzoek, maar vooral de prestaties van de lijm hangt sterk af van het specifieke type wordt gebruikt. Een kritieke stap binnen dit protocol is het productieproces van de samengestelde films (Figuur 1). Het bleek dat de dikte van de films sterk het gedrag van de hechting van de films op verschillende ondergronden beïnvloedt, met inbegrip van de huid (Figuur 5 en Figuur 6). Naast de laagdikte, tijd- en temperatuurdisplays tijdens het genezen is van invloed op de eigenschappen van het materiaal-32. Parameters als de dikte van de polymere lagen moeten daarom zorgvuldig worden aangepast en geverifieerd.
Analyse van de adhesieve eigenschappen van de dunne films werd uitgevoerd met de normaalkracht hechting metingen met behulp van twee glazen substraten met verschillende oppervlakte ruwheid tot Ra = 0.338 µm (Figuur 3). In het algemeen, de ruwheid invloed aanzienlijk de hechting van oppervlakken, met name van elastische materialen33,34. De ruwheid van glas kan gemakkelijk worden gevarieerd door schuren met schuurpapier van verschillende asperity afmetingen, waardoor de fabricatie van substraten vertonen hogere waarden van de ruwheid21. In toevoeging, andere materialen, kan bijvoorbeeld epoxyhars worden gebruikt voor de productie van substraten15,35. Dit zou een ingrijpende wijziging-strategie van de gepresenteerde protocol. Bijvoorbeeld, als substraten tentoonstellen van verschillende oppervlakte vrije energieën nodig of specifieke zijn topografieën vereist. Hier, werden pull-off stress en werk van de scheiding van de dunne films geproduceerd voor PDMS en SSA geanalyseerd met een op maat gemaakte setup (macroscopische hechting meting apparaat (MAD, Figuur 4)). 36 optische uitlijning van substraat en indenter is een cruciale stap voor de analyse van de meetresultaten. Daarom moet de aanpassing van de tilt hoek met de goniometer, zo nauwkeurig mogelijk uit te voeren. Dit kan worden bereikt met voldoende nauwkeurigheid doordat handmatig het substraat in contact met het oppervlak van de film tot een horizontale contactpersoon is bereikt.
In het huidige protocol was de wachtruimte tijd constant gehouden op één seconde (Figuur 5 en Figuur 7). Vooral voor het onderzoek van de zelfklevende prestaties van een elastische film op een ruwe ondergrond oppervlak biedt een uitbreiding van de wacht tijd aanvullende informatie. Bijvoorbeeld, is een toename van de stress-pull-off met toenemende greep tijd gerapporteerde8geweest. Naast de metingen in het huidige protocol, andere methoden, bijvoorbeeld peel tests kunnen worden uitgevoerd, waardoor een meer omvattende onderzoek van hechting prestaties37.
De adhesieve eigenschappen van samengestelde films vertonen verschillende film diktes van de zachte huid lijm werden vastgesteld (Figuur 7). Onze resultaten zijn in overeenstemming met de gepubliceerde gegevens, waaruit blijkt dat een daling van film dikte leiden tot een toename van de stress pull-off als de opsluiting, dat wil zeggen, de verhouding tussen substraat diameter en film dikte, verhogingen38,39 . Op basis van deze resultaten en de gegevens die zijn afgebeeld in Figuur 7, concluderen we dat samengestelde films met een totale dikte van ca. 100 µm (een dikte van de laag van de SSA van ca. 60 µm toegepast op een PDMS-film met een dikte van circa 40 µm) gunstige hechting p vertonen eigenschappen op ruwe oppervlakken.
Vervolgens experimenten aan de karakterisering van biologische gerelateerde hebben verricht voor de ongerepte samengestelde films en plasma behandeld samengestelde films (Figuur 8). Plasma behandeling van silicium elastomeren is een vaak toegepaste, veelzijdige techniek te verhogen de hydrofiele eigenschappen van oppervlakken en het bevorderen van cellulaire gehechtheid en mobiele verspreiding van40,41. Siliconen staan bekend om hun lage toxiciteit en de hoge biostability maar kunnen bevatten residuele monomeren of katalysatoren die fysiologische processen, leidt ook tot cytotoxiciteit42,43kunnen beïnvloeden. In de uitgevoerde experimenten die we hebben waargenomen minder dan 5% cytotoxiciteit met LDH release als een indicator en een Trypan blauw uitsluiting assay. In het voorgestelde protocol, de gehele cellulaire bevolking, met inbegrip van cellulaire aggregaten vrijstaande vorm die het oppervlak heeft geanalyseerd voor proliferatie analyse (figuur 9B). Een wijziging van het protocol kan meer gedifferentieerde resultaten opleveren. Voor elk monster, kon het supernatant met vrijstaande cellulaire aggregaten worden overgebracht naar een aparte reactiebuis en niet gecombineerd met de cellen enzymatisch verwijderd van het oppervlak van het polymeer. Dat zou mogelijk de exacte beoordeling van cellen die zijn gekoppeld aan het oppervlak en uiteindelijk het onthullen van een meer gedetailleerde bepaling van de invloed van de polymeren vallende op het proces van cellulaire hechting. Naast de immunocytochemische methoden hier gepresenteerd, misschien cellen met immunoblot methoden, waardoor een gedetailleerde kwantitatieve beoordeling van eiwit expressie voor onderzoek worden geoogst.
Kortom, hebben wij vastgesteld productie voorwaarden voor de productie van dunne elastomere samengestelde films voor toepassingen in geavanceerde celonderzoek cultuur. Bovendien bezitten deze dunne lagen hoog aanpassingsvermogen huid ruwheid, waardoor geavanceerde ontwerp van huid lijm.

In dit protocol, worden gedetailleerde methoden voor productie van dunne elastomeer films gepresenteerd. De verkrijgbaar doctor blade techniek is gebruikt voor de productie van dunne samengestelde films. De productietechniek heeft verricht voor polyethylenterephtalate (PET)-folie, waardoor de productie van deze films op grote schaal. De nadruk van dit protocol is de beoordeling van de reproduceerbaarheid, precieze productie van de verschillende lagen van de samengestelde films en bepaling van de hechting aan en de biologische eigenschappen van de uiteindelijke samengestelde patch. De silicone-elastomeer poly-(dimethylsiloxane) (PDMS) wordt uitgebreid gebruikt in biomedische technologie, met inbegrip van de productie van de huid lijm, microfluidics toepassingen en aanvullend onderzoek velden1,2,3 ,4. Een subklasse van PDMS, zogenaamde zachte huid lijmen (BVS) hebben onlangs geïntroduceerde, in het bijzonder voor zachte huid verlijmen en -binding.
Siliconen BVS zijn vinyl matiemaatschappij elastomeren, analoog polymeren afwijken door het ontbreken van silica5te versterken. Gelijkaardig aan andere PDMS, SSA Youngs modulus kan worden aangepast in een brede waaier door modulerende cross-linker concentratie of genezen tijd6,-7,8. Deze wijziging in Youngs modulus van silicone-elastomeren aanzienlijk is van invloed op de adhesieve eigenschappen van het materiaal en heeft ook ingrijpende gevolgen op prokaryote en eukaryote cellen gekweekt op de oppervlakte9,10 , 11. op het niveau van de cellulaire biologische werd aangetoond, dat de eukaryote cellen reageren op het signaaltransductie niveau aan een modulatie van de elasticiteit van de matrix de dikte van de oppervlakte9,10,12 ,13,14. Er bestaan dus, een brede interesse in cel cultuur toepassingen van polymeren met afstembare mechanische eigenschappen. Nog belangrijker is, voorziet de intrinsiek lage oppervlakte-energie van siliconen gebaseerd elastomeren niet in optimale omstandigheden voor de cultuur van de cel van eukaryote cellen. Zuurstof plasma behandeling is een veel gebruikte techniek toe PDMS oppervlakte energiezuinige tijdelijk, wat leidt tot een verbetering van zijn sterkte pull-off, daalde oppervlakte adsorptie van moleculen, terwijl parallel bevordering van gehechtheid, verspreiding en proliferatie van eukaryotische cellen15,16,17,18.
Naast de eigenschappen van de materialen, de oppervlakte topografie grote invloed op cellulaire hechting en de zelfklevende interactie tussen twee materialen19,20,21,22. Oppervlakteruwheid heeft verschillende effecten op het contact vorming tussen twee oppervlakken: vermindering van het contactoppervlak, hoge opgeslagen elastische energie omringende oneffenheden evenals invloed op de voortplanting van de barst kan veranderen de adhesieve kracht23, 24. Hechting van zelfklevende films aan de menselijke huid is een opkomende toepassingsveld, bijvoorbeeld wond dressings, fixatie van ECG elektroden of andere draagbare elektronische apparaten25,26,27, 28. Voor het meten van de zelfklevende prestaties van zelf-lijmen met betrekking tot de oppervlakte topografie, kunnen glazen substraten met variërende graden van ruwheid worden gebruikt in normale hechting metingen8,21. Hier zijn twee glazen substraten te onderzoeken de adhesieve eigenschappen van de polymeerlagen geselecteerd. Eerste, samengestelde films met een PDMS steun laag in een mengverhouding van 10 tot en met 1 gewicht delen door PDMS bedekt met verschillende mengverhouding werden gekenmerkt. In een tweede stap was een kleeflaag van SSA bereid met gelijk gewicht hoeveelheden van beide componenten en met variërende laagdikte op de top van een ondersteunende PDMS film.

<table><tbody><tr><td>2-Propanol, 97%</td><td>Stockmeier Chemie</td><td>1000452610000</td><td>Isopropanol</td></tr><tr><td>Abrasive diamnod hand pad</td><td>Bohle</td><td>MO 5007522</td><td>Grit: 220</td></tr><tr><td>Accutase</td><td>Capricorn Scientific</td><td>ACC-1B</td><td></td></tr><tr><td>Albumin Fraktion V</td><td>Roth</td><td>0163.2</td><td>BSA</td></tr><tr><td>Alexa Fluor 488 Phalloidin</td><td>ThermoFischer Scientific</td><td>A12379</td><td>zeer giftig</td></tr><tr><td>Aquamount</td><td>Polysciences</td><td>18606-20</td><td>oplosbaar in water montagemedium</td></tr><tr><td>CytoTox-ONE Homogeneous Membrane Integrity Assay</td><td>Promega</td><td>G7890</td><td></td></tr><tr><td>DPBS, without Ca2+, Mg2+</td><td>ThermoFischer Scientific</td><td>14190094</td><td></td></tr><tr><td>Fetal bovine serum gold</td><td>GE Health Care Life Science</td><td>A15-151</td><td>FBS</td></tr><tr><td>Goniometer OCA35</td><td>Dataphysics</td><td></td><td>voor de bepaling van de statische watercontacthoek</td></tr><tr><td>Hoechst Dye 33342</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>B1155-100MG</td><td>bisBenzimide H 33342 trihydrochloride, zeer giftig</td></tr><tr><td>Microscope Axiovert 25</td><td>Zeiss</td><td></td><td>Microscoop gebruikt voor documentatie van celkweek</td></tr><tr><td>Microscope Eclipse LV100ND</td><td>Nikon</td><td></td><td>Microscoop gebruikt voor bepaling van de filmdikte</td></tr><tr><td>Paraformaldehyde, aqueous solution 16%</td><td>Electron Microscopy Sciences</td><td>RT 15710</td><td>kwaliteit voor elektronenmicroscopie</td></tr><tr><td>penicillin und streptomycin solution</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P4333-100ML</td><td></td></tr><tr><td>Phenom XL Scanning Electron Microscope (SEM)</td><td>Phenom</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Poly-(vinyl alcohol) 4-88, MW 31000</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>81381-1KG</td><td>Mowiol 4-88</td></tr><tr><td>Poly-dimethyl siloxanes, Sylgard 184</td><td>Dow Corning</td><td>(400)000108351397</td><td>PDMS</td></tr><tr><td>RPMI 1640 basal medium</td><td>ThermoFischer Scientific</td><td>21875034</td><td></td></tr><tr><td>soft skin adhesive (SSA)</td><td>Dow Corning</td><td>(400)000108251792</td><td>MG 7-9800 Soft Skin Adhesive (SSA)</td></tr><tr><td>speed mixer DAC 600.2 VAC-P</td><td>Hauschild</td><td></td><td></td></tr><tr><td>stylus profilomter</td><td>Zeiss</td><td></td><td>Model: SURFCOM 1500SD3</td></tr><tr><td>Tecan Infinite M200 pro</td><td>Tecan</td><td></td><td>fluorescentie plate reader</td></tr><tr><td>Triton X 100</td><td>Calbiochem</td><td>648466</td><td></td></tr><tr><td>Trypan Blue solution</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T8154-100ML</td><td>zeer giftig</td></tr><tr><td>Trypsin/EDTA solution</td><td>PAN-Biotech</td><td>P10-023500</td><td>0,05% Trypsine, 0,02% EDTA in PBS</td></tr><tr><td>UV glue</td><td>Bohle</td><td>BO MV76002</td><td>middelmatige viscositeit</td></tr></tbody></table>

dunne film samengestelde silicon elastomeren voor celkweek en huid toepassingen: productie- en karakterisering

Thin Film Composite Silicon Elastomers for Cell Culture and Skin Applications: Manufacturing and Characterization

In dit protocol presenteren wij methoden om dunne elastomeer samengestelde films voor geavanceerde cel cultuur toepassingen en voor de ontwikkeling van de huid lijm. Twee verschillende poly--(dimethyl siloxanes) (PDMS en zachte huid lijm (SSA)), zijn gebruikt voor diepgaand onderzoek van biologische effecten en zelfklevende kenmerken. De samengestelde films bestaan uit een flexibele steun laag en een lijm bovenlaag. Beide lagen zijn vervaardigd door doctor blade toepassing techniek. In het huidige onderzoek is het zelfklevende gedrag van de samengestelde films onderzocht als een functie van de laagdikte of een variatie van de Youngs modulus van de toplaag. De Youngs modulus voor PDMS veranderd door het variëren van de basis om te crosslinker mengverhouding. Bovendien, de dikte van SSA films heeft geweest varieerde van ca. 16 µm tot ca. 320 µm. scannende elektronen microscoop (SEM) en optische microscopie zijn gebruikt voor diktemetingen. De adhesieve eigenschappen van elastomeer films zijn sterk afhankelijk van de laagdikte, de Youngs modulus van de polymeren en de oppervlakte kenmerken. Daarom, normale hechting van deze films op glazen substraten tentoonstellen van gladde en ruwe oppervlakken is onderzocht. Pull-off stress en werk van scheiding zijn afhankelijk van de mengverhouding van silicone-elastomeren.
Bovendien is de dikte van de lijm van de zachte huid geplaatst bovenop een laag ondersteunende steun varieerde om te produceren van patches voor toepassingen van de huid. Cytotoxiciteit, proliferatie en cellulaire hechting van L929 lymfkliertest fibroblasten op PDMS films (mengverhouding 10:1) en SSA films (mengen verhouding 50:50) zijn uitgevoerd. Wij hebben hier is afgebeeld, voor de eerste keer, de side by side vergelijking van dunne samengestelde films vervaardigd van beide polymeren en presenteren van het onderzoek naar de eigenschappen van hun biologische- en lijm.

Een protocol voor het productieproces van polymere dunne film composiet structuren bezitten verschillende Youngs moduli of diktes wordt gepresenteerd. Films worden geproduceerd voor geavanceerde cel Cultuurwetenschappen of als huid lijm.

Dunne Film samengestelde Silicon elastomeren voor celkweek en huid toepassingen: productie- en karakterisering

In this protocol, we present methods to fabricate thin elastomer composite films for advanced cell culture applications and for the development of skin ...

Het algemene doel van deze procedure is om polymeer dunne film composietstructuren te fabriceren en te karakteriseren voor geavanceerde celkweekstudies of als huidkleefmiddelen. Deze methode kan helpen om belangrijke vragen te beantwoorden over hoe elastomerische composieten kunnen worden gebruikt om optimale kleefwerking te bereiken, zelfs op onregelmatige oppervlakken. De belangrijkste voordelen van deze technieken zijn dat ze eenvoudig en universeel toepasbaar zijn.Dit maakt grootschalige productie met een zeer hoge precisie mogelijk. Over het algemeen zullen mensen die nieuw zijn in deze methode worstelen, omdat de hechtingsmetingen intensieve training en oefening vereisen om de nodige precisie te bereiken. Het demonstreren van de celkweekprocedures en plasma-applicatie zal worden gedaan door Angela Rutz, een technicus uit ons lab.Om de PDMS voor te bereiden, meng en ontgast 1,1 gram van het prepolymere mengsel in een snelheidsmixer bij 2350 RPM onder vacuüm gedurende drie minuten. Om de PDMS-ondersteuningslaag voor te bereiden, gebruik een automatisch gestuurde doctorblad-applicatiemachine. Plaats het doctorblad op een met 100% isopropanol gereinigde PET-folie en gebruik de micropositioneringsschroeven om de dikte van de ondersteuningslaag aan te passen.Laad de PDMS in een 10 milliliter enkele gebruiksspuit. Vul het reservoir van het doctorblad met het polymeer en start de beweging van het mes met een snelheid van ongeveer 2 millimeter per seconde. Wanneer het stuk PET-folie is gecoat, breng de folie over in een oven van 95 graden Celsius gedurende een uur.Om de bovenste laag van de composietfolie voor te bereiden, gebruik een mes om dunne stroken van de lange zijden van de ondersteuningslaag te verwijderen. Om het doctorblad op de PET-folie te laten glijden en de tweede laag PDMS aan te brengen zoals eerder beschreven, plaats dan de folie in de oven.Om de monsters voor hechtingsmetingen voor te bereiden, gebruik een scheermes om de films op de PET-folie in stukken van vier vierkante centimeter te snijden en gebruik UV-lijm om de stukken op een glazen plaatje te bevestigen. Belicht de stukken gedurende drie minuten met UV-licht en monteer het eerste polymeermonster op de monsterstandaard. Gebruik de goniometer om de kantelassing te verstellen totdat het substraat in contact is met het polymeerfilm bij een volledig parallelle uitlijning van beide oppervlakken, zoals gevisualiseerd door de camerabeelden.Optische uitlijning van het substraat naar het monster is zeer cruciaal voor het interpreteren van de meetresultaten. Daarom moet de kantelasaanpassing zo nauwkeurig mogelijk worden uitgevoerd met behulp van de inclinometer. Verplaats het uitgelijnde substraat naar het oppervlak van de polymeerfilm totdat een voorbelastingsspanning van 13 plus of min vijf kilopascals wordt bereikt en start het op maat gemaakte softwarepakket geschreven in LabView.Stel vervolgens de vereiste meetparameters in om de hechtingseigenschappen van drie onafhankelijk vervaardigde monsters op zes verschillende locaties op elk filmoppervlak te meten. Om de films voor optische microscopie voor te bereiden, gebruik een scheermes om het polymeermonster in stukken van 0,25 vierkante centimeter te snijden en bevestig de stukken aan de rand van een glazen plaatje. Plaats vervolgens de plaat in verticale oriëntatie onder een rechtopstaande microscoop en meet de dikte van de filmdoorsnede.Om een celkweekexperiment voor te bereiden, gebruik eerst een scalpel om ongeveer vijf bij vijf millimeter stukken van de PET-ondersteunende laag te snijden en gebruik een pincet om de stukken over te brengen naar individuele glazen dekglasjes van 12 millimeter. Breng de dekglasjes over in de reactiekamer van een plasma-apparaat en sluit het apparaatdopje. Evacueer de kamer totdat een druk van 1,6 keer 10 tot de min tweede millibar is bereikt en behandel de films gedurende drie minuten met plasma.Vervolgens ventileer de reactiekamer en breng de monsters over in afzonderlijke putjes van een 24-welplate. Was vervolgens een 70 tot 80%confluent L929-celkweek met calcium- en magnesiumvrij DPBS gedurende 30 seconden in een laminaire stromingskast. Gevolgd door een incubatie van vijf minuten met twee milliliter van een geschikte proteolytische en collagenolytische oplossing bij 37 graden Celsius en 5%CO2.Wanneer de cellen zijn losgekomen, voeg acht milliliter serum-gesupplementeerd medium toe en breng de cellen over in een 15 milliliter conische buis. Tel vervolgens en zaai 60.000 cellen per milliliter medium per putje van de 24-welplate met de polymeermonsters en plaats de plaat in de celkweekincubator gedurende drie dagen voor fasecontrastbeeldopname en fixatie. Afhankelijk van de dikte van de bovenste film wordt een afname van de afbreekspanning waargenomen met een toenemende filmdikte, ongeacht de textuur van het substraatoppervlak.De scheidingswerking is echter over het algemeen iets lager voor ruwe substraatoppervlakken vergeleken met gladde. Wanneer het loskoppelingsmechanisme wordt geregistreerd, wordt er weinig cavitatie waargenomen op de dunste films, terwijl het verschijnen van vingervormige scheuren waarneembaar is op de dikkere films. Celkweekexperimenten onthullen dat cellen gezaaid op onbehandelde polymeren een slechte hechting en cellulaire verspreiding vertonen, terwijl de confluente monolaag wordt waargenomen voor cellen gekweekt op plasmabehandelde oppervlakken.Over het algemeen zijn lactate dehydrogiease niveaus vergelijkbaar voor cellen gekweekt op beide polymeermaterialen, met minder dan 5%cytotoxiciteit. Eenmaal onder de knie, kan de productie van de polymeerfilmcomposieten worden voltooid in ongeveer drie uur. Hoewel verdere analyse met een normale hechtingstest training vereist, is het een zeer krachtig hulpmiddel voor het onderzoeken van de hechtingseigenschappen van de films.Na het bekijken van deze video, zou u een goed begrip moeten hebben van hoe dunne polymeercomposietfilms te fabriceren en deze te analyseren met specifieke hechtingstests en cellulair biologische hulpmiddelen. Vergeet niet dat het werken met chemicaliën en biologische materialen buitengewoon gevaarlijk kan zijn. Neem daarom passende voorzorgsmaatregelen, zoals het volgen van verplichte veiligheidsprocedures, het dragen

thin-film-composite-silicon-elastomers-for-cell-culture-skin

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

Ontwikkelingsbiologie

Dit artikel beschrijft een experimentele benadering voor de dynamische regeling van cel-cel interacties tussen adherente cellen op een micrometer schaal. Manipulatie van intercellulaire communicatie tussen de hepatocyten en stromale cellen is aangetoond. De ontwikkelde platform maakt het onderzoek van cel-cel interacties in een verscheidenheid van biologische processen, waaronder de ontwikkeling en de pathogenese.

Silicon Microchips voor het manipuleren van Cel-cel interactie

We presenteren twee processen voor de microfabricage van poreuze polymeer chips voor drie-dimensionale celkweek. De eerste is hot embossing gecombineerd met een damp van oplosmiddelen lasproces. De tweede maakt gebruik van een recent ontwikkelde microthermoforming proces in combinatie met ion-Track technologie leidt tot een aanzienlijke vereenvoudiging van de productie.

Microfabricage van Chip-en kleinbedrijf Stellingen voor drie-dimensionale celkweek

In dit protocol, tonen we de fabricage van een Microactuator reeks van verticaal verschoven berichten op de technologie gebaseerd is, en hoe deze basistechnologie kunnen worden gewijzigd om high-throughput mechanisch dynamische celkweek te voeren in zowel twee-dimensionale en drie-dimensionale cultuur paradigma's.

Microfabricated Platforms voor Mechanisch Dynamic Cel Cultuur

Dit artikel schetst een veelzijdige methode om uit de cel afkomstige weefsel ringen te creëren door cellulaire zelf-assemblage. Gladde spiercellen gezaaid in de ring-vormige agarose putten aggregaat en contract tot robuuste driedimensionale (3D) weefsels maken binnen de 7 dagen. Millimeter schaal weefsel ringen bevorderlijk zijn voor mechanische testen en dienen als bouwstenen voor weefsel montage.

Gericht Cellular Self-Assembly to Cell-Derived weefsel Rings fabriceren voor Biomechanische Analyse en Tissue Engineering

Silk films zijn een nieuwe klasse van biomaterialen gemakkelijk aan te passen voor een scala aan biomedische toepassingen. De gepresenteerde zijde filmcultuur systeem is zeer aangepast aan...

Silk Film Culture-systeem voor In vitro Analyse en biomateriaal Ontwerp

We demonstreren de bereiding van op siloxaan-gebaseerde en op epoxy-gebaseerde vloeibare kristal elastomeren (LCEs) en LCE-nanocomposietmaterialen. De LCEs worden gekenmerkt met betrekking tot omkeerbare spanning, vloeibare kristal ordening en stijfheid. Als een mogelijke toepassing demonstreren we hun gebruik als vormgevoelige substraten in een op maat gemaakt apparaat voor actieve celkweek.

Voorbereiding van de Monodomain Liquid Crystal Elastomers en Liquid Crystal elastomeer Nanocomposieten

Deze studie geeft een methode voor 3D, bioafbreekbare, schuimachtige cellen steigers basis van biocompatibele zijketen vloeibaar kristal elastomeren (LCEs) te bereiden. Confocale microscopie experimenten tonen aan dat schuimachtige LCEs zorgen voor celhechting, proliferatie en de spontane uitlijning van C2C12s myoblasten.

Synthese van biocompatibel Liquid Crystal elastomeerschuimen als Cell Stellingen voor 3D Ruimtelijke Cell Cultures

Deze studie beschrijft synthetische routes voor aminopropyl-beëindigd polydimethylsiloxanes en siliconenvloeist-methyl-fenyl-siloxaan-blokcopolymeren en voor zachte polysiloxaan gebaseerde ureum (PSU) elastomeren. Het presenteert de toepassingvan PSUs als opvang van een intraoculaire lens. Een evaluatiemethode voor in vitro cytotoxiciteit wordt ook beschreven.

Synthese van zachte polysiloxaan-ureum elastomeren voor intraoculaire Lens toepassing

Dit protocol beschrijft een eenvoudige methode om driedimensionale gereconstitueerde menselijke epidermis op een reproduceerbare en robuuste manier te cultiveren. Bovendien kenmerkt het de structuur-functierelatie van het epidermale barrièremodel. De biologische reacties van de gereconstitueerde menselijke epidermis op pro-inflammatoire stimuli worden ook gepresenteerd.

Het cultiveren van een driedimensionale gereconstrueerde menselijke epidermis op grote schaal

Hier presenteren we een nieuw apparaat dat isotrope en uniaxiale spanningsgolfvormen op cellen toepast, terwijl het cultuur ondersteunt op substraten met instelbare stijfheid en aanpasbare eiwitmatrices. Dit eenvoudige, economische platform stelt onderzoekers in staat te onderzoeken hoe mechanische signalen de cellulaire functie reguleren in zowel fundamentele studies als ziektegerelateerde contexten.

Een nieuw platform voor in vitro cellulaire stretching en beeldvorming

Hoewel de stijfheid van de extracellulaire matrix (ECM) een belangrijke regulator is van cellulair gedrag, blijven de onderliggende sensor- en transductiemechanismen onduidelijk. Om dit aan te pakken, bieden we protocollen aan voor het creëren van polyacrylamide- en siliconengebaseerde substraten met afstembare stijfheid, om ons begrip van cel-ECM-overklank te vergroten.

Generatie van polyacrylamide en siliconen extracellulaire matrixsubstraten met gedefinieerde stijfheid voor toepassingen in de celbiologie

Leer dunne film composieten van PDMS produceren voor celkweek en huidtoepassingen. Deze methode omvat doctor blad coating, plasma behandeling en adhesietesten met L929 cellen.

Dunne Film samengestelde Silicon elastomeren voor celkweek en huid toepassingen: productie- en karakterisering

Meer video's verkennen