Nanofibras ECM proteínas e Nanoestruturas Engineered Usando Assembléia iniciou-Surface

Resumo

Um método para obtenção de nanofibras e nanoestruturas de complexos de proteínas de matriz extracelular simples ou múltiplos é descrito. Este método utiliza as interações proteína de superfície para criar materiais à base de proteínas free-standing com composição sintonizável e arquitetura para o uso em uma variedade de aplicações de engenharia de tecidos e biotecnologia.

Resumo

A matriz extracelular (ECM) dos tecidos é sintetizada e montada pelas células para formar um fibrilar 3D, rede com proteína fortemente regulada diâmetro da fibra, da composição e organização. Além de proporcionar um suporte estrutural, as propriedades físicas e químicas do ECM desempenham um papel importante em vários processos celulares, incluindo adesão, diferenciação e apoptose. In vivo, a ECM é montado expondo críptico automontagem locais (fibrilogênese) dentro de proteínas . Este processo varia para diferentes proteínas, mas a fibronectina (FN) fibrilogênese é bem caracterizado, e serve como um sistema modelo para a montagem de ECM mediada por células. Especificamente, as células utilizam receptores de integrina sobre a membrana celular para ligar dímeros de FN e forças contrácteis gerado-actomiosina para desdobrar e expor os locais de ligação para a montagem em fibras insolúveis. Este processo mediado por receptores de células permite montar e organizar o ECM do tecido celular para scales. Aqui, apresentamos um método denominado montagem iniciou-superfície (SIA), que recapitula a montagem da matriz mediada por células usando interações proteína-superfície a se desdobrar proteínas da MEC e montá-las em fibras insolúveis. Primeiro, proteínas da MEC são adsorvidos um polidimetilsiloxano hidrofóbico (PDMS) superfície onde eles parcialmente desnaturar (desdobrar) e expor domínios de ligação enigmáticas. As proteínas desdobradas em seguida, são transferidos em bem definidas micro e nanopatterns através de impressão em uma microcontacto poli resposta térmica (N-isopropilacrilamida) (PIPAAm) superfície. Dissolução termicamente acionado do PIPAAm leva à montagem final e liberação de proteínas insolúveis nanofibras ECM e nanoestruturas com geometrias bem definidas. Arquiteturas complexas são possíveis por padrões de engenharia definidos nos selos PDMS utilizados para impressão microcontact. Além disso a FN, o processo de PEI poderá ser usado com laminina, fibrinogénio e colagénios do tipo I e IV para criar multi-componente nanostruc ECMturas. Assim, o SIA pode ser utilizado para manipular os materiais à base de proteínas de ECM com o controlo preciso sobre a composição de proteína, fibra de geometria e arquitectura de andaime, a fim de recapitular a estrutura e composição da MEC in vivo.

Introdução

A matriz extracelular (ECM) dos tecidos é composta de proteínas multifuncionais envolvidos na regulação física e química de vários processos celulares, incluindo adesão, proliferação, diferenciação e apoptose ^1-3. O ECM é sintetizada, montado e organizado pelas células e as fibras de proteína constituintes têm composições únicas, tamanho da fibra, geometrias e arquiteturas interligadas que variam com o tipo de tecido e estágio de desenvolvimento. Trabalhos recentes têm demonstrado que o ECM pode fornecer pistas instrutivas para orientar células para formar tecidos artificiais ^4, sugerindo que recapitulando a ECM em termos de composição e estrutu....

Protocolo

1. Fabricação de Molde Mestre usando fotolitografia

1. As nanofibras de proteínas ECM, nanofabrics e nanoestruturas a ser fabricados são primeiramente projetados usando software Computer Aided Design (CAD). Este arquivo CAD é então transferido para um photomask. O tipo de fotomáscara dependerá da resolução das características; com um photomask baseada em transparência adequada para o recurso tamanhos até ~ 10 m. Características menores <10 m exigirá um cromo em photomask vidro. Todas as nanofibras e nanoestruturas aqui apresentados foram fabricados usando um photomask baseado em transparência e, portanto, foram à escala nanométrica de espessura, mas não dimen....

Resultados

SIA é capaz de ECM engenharia nanofibras de proteínas com um controle preciso sobre as dimensões das fibras. Para demonstrar isto, matrizes de nanofibras FN com dimensões planares de 50 x 20 um foram modelados para uma lamela PIPAAm revestido (Figura 2A). Após a liberação, as fibras contratados porque estavam sob uma pré-estresse inerente ao modeladas na superfície PIPAAm (Figura 2B). Análise das nanofibras FN revelou que foram pré-autorização monodisperso com um comprimento médio de 50.......

Discussão

O método aqui apresentado SIA imita montagem matriz mediada por células e permite que a engenharia de proteínas ECM nanofibras e nanoestruturas com tamanho ajustável, organização e composição. Apesar de não ser idêntico ao ECM gerado pelo celular, SIA cria ECM composta de fibrilas da proteína em nanoescala ²⁰ que sofrem de dobramento reversível / desdobramento durante tensão mecânica ²¹ e podem ligar células ^20. Isto proporciona uma capacidade única para construir materiais proteicos que.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Poli(N-isopropilacrilamida) / PIPAAm	Polysciences	21458-10	40,000 Mw
Sylgard 184 Kit de Silicone (PDMS)	Dow Corning		Mix 10 peças base com 1 parte de agente de cura.
Butanol
Fibronectina	BD	biosciences 354008	Humano, 1mg
Laminina	BD	biosciences 354239	Ultrapuro, camundongo, 1mg
Negativo Fotorresistente	Microchem	SU8-2015
SU8 Desenvolvedor	Microchem
Sonicator Branson M3510	Branson Ultrasonic Corporation	CPN-952-318
Misturador Thinky ARE-250	especiais Spincoater da Thinky Corporation
		G3P-8
Tampa de vidro de 25 mm de diâmetro, nº 1.5	Fisher Scientific	12-545-86

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