Aqui descrevemos um procedimento simples e versátil baseado em dendrímeros nanopatterning para obter superfícies de cultura de células que permitem o controle de aderência local à escala nanométrica. Nanoescala detalhes de organização de ECM foram relatados,1,2,3 e o nanopatterning de aderência de célula forneceu insights profundos sobre os celulares requisitos relativos à adesão4, 5. Experimentos utilizando micélica baseada em litografia nanopatterns revelaram um valor limite de cerca de 70 nm para RGD peptídeo nanospacing, adesão celular, sendo significativamente atrasada acima deste valor6,7,8 ,9. Estes estudos também destacou a maior influência do local do que a densidade global do ligante na aderência de célula9,10,11.
Durante a morfogênese, interações célula com o meio ambiente desencadear os eventos de primeira diferenciação, que continuam até estruturas de tecido complexo final tem sido formadas. Neste âmbito, as superfícies de nanopatterned têm sido utilizadas para combater a influência das interações da pilha-superfície iniciais na morfogênese. Baseado em litografia RGD nanopatterns com um espaçamento lateral de 68 nm no tipo β-Ti-40Nb ligas de ajuda para manter o fenótipo indiferenciado de células-tronco não confirmada12, enquanto RGD nanospacings de entre 95 e 150 nm realçar a diferenciação de células-tronco mesenquimais (MSCs) no sentido de adipogenic/osteogênica13,14,15 e chondrogenic destinos16. Também, auto-montagem macromoléculas modificadas com sinalização componentes foram mostradas para direcionar a aderência de célula e diferenciação fornecendo nanoescala Regulamento arquitectónico a sinalização de pistas17. A este respeito, a deposição de dendrímeros com metades de célula-interagindo em sua esfera exterior18,19,20 nas superfícies tem sido usada para estudar a célula adesão21,22, morfologia de23,24e migração eventos25,26. No entanto, a falta de caracterização de superfície nestes estudos torna difícil estabelecer qualquer correlação entre superfície configuração dendrímeros e resposta das células.
Nanopatterns de dendrímeros com líquido, como ordem e espaçamento definido podem ser obtidos quando dendrímeros adsorver às superfícies de baixo-carregado de soluções com baixa força iônica. 27 com base nesta propriedade, aqui apresentamos um método para obter nanopatterns desigual em grande escala de dendrímeros RGD-acrescida em superfícies de baixo-carregado que permitem o controle de escala nanométrica de densidade de superfície RGD local. Ângulo de contato de água (CA), espectroscopia de fotoelétron de raios x (XPS) e sonda microscopia técnicas (nanopatterns STM e AFM) mostrar que densidades locais ligante podem ser ajustadas modificando a concentração inicial de dendrímeros em solução de digitalização. A densidade da superfície local RGD é quantificada de imagens AFM pela probabilidade de mapas de contorno de distâncias mínimas interpartícula e então correlacionada com experimentos de célula. Em comparação com outras técnicas de nanopatterning4, nanopatterning baseados em dendrímeros é simples e pode ser facilmente ampliado para grandes áreas de superfície, sendo assim totalmente compatível com aplicações de cultura de células. Nanopatterns são utilizados como substratos bioativos para avaliar o efeito da densidade de superfície do local RGD na aderência de célula28 e na indução de adulto humano MSCs29chondrogenic. Nossos resultados mostram que o RGD baseada em dendrímeros nanopatterns sustentar o crescimento celular e que adesão celular é reforçada pelas altas densidades de superfície RGD locais. Nas experiências de diferenciação, adesividade intermediária de células para os substratos favoreceu MSC condensação e diferenciação de chondrogenic cedo. Devido à facilidade com que dendrímeros grupos periféricos podem ser modificados, o método descrito aqui pode ser estendido para outros ligantes de ECM que exercem efeitos de concentração-dependente em células ainda mais.