Este estudo foi aprovado pelo Conselho de revisão institucional Hospital Coreia universitário Anam (IRB no. ED170495). Todos os procedimentos foram realizados em conformidade com a declaração de Helsinki e suas alterações posteriores.
1. preparação do substrato de alumínio (Al) por polimento electrolítico
Atenção: Solução de polimento electrolítico é corrosivo e tóxico. Use equipamento de proteção pessoal, incluindo luvas de nitrila, óculos e jaleco. Execute esta etapa em uma coifa.
- Preparar a solução de polimento electrolítico através da mistura de etil álcool (C2H5OH, 99,9%) e ácido perclórico (HClO4, 60%) num copo de revestimento duplo de 1L (C2H5OH:HClO4 = 4:1).
- Conectar o copo duplo revestimento para um circulador e definir a temperatura a 7 ° C. Colocar o copo duplo revestimento em um agitador magnético. Deixar a solução sob agitação durante pelo menos 30 minutos até que a temperatura cai para 7 ° C.
- Mergulhe a placa Al ultrapura (99,999%, 20 × 50 × 1 mm3) e eletrodo contador de carbono para a solução de polimento electrolítico usando clipes de crocodilo e fio de cobre. Ajuste a posição da placa do Al e o elétrodo contrário de carbono que nos enfrentar.
Nota: É necessário instalar os clipes com cuidado para não tocar a solução. Quando em contato com a solução, fluindo de clips de impurezas podem contaminar a placa de Al.
- Conecte a placa de Al para o terminal positivo e o eletrodo contador de carbono para o terminal negativo, de uma corrente contínua (DC) fonte de alimentação.
- Desligue o agitador magnético e aplicar uma tensão de 20 V. manter esse estado por 4 min.
- Ligue o agitador magnético e permitir que a corrente flua por mais 6 minutos.
Nota: A condição estática remove a maioria das impurezas e rugosidade da chapa de Al, e a condição dinâmica melhora a qualidade final do polimento electrolítico.
- Desligue a alimentação e separar manualmente a placa de Al do clip. Rigorosamente, lave a placa de Al com água desionizada para remover todos os restante da solução.
- Seque a placa de Al com nitrogênio e loja sob gás inerte. Conduza este processo de secagem no final de todas as experiências na etapa 1 e 2.
Nota: Ao injetar ar comprimido, certifique-se de fluxo de ar da parte polida para o lado oposto. No caso contrário, impurezas podem escapar da parte não-polido e contaminar a placa de Al.
2. fabricação do molde de gradiente AAO com o eletrólito de ácido fosfórico
Atenção: Álcool metílico e seus fumos são tóxicos ocular. Contínua exposição ao crómio pode levar a intoxicação por cromo grave. Execute esta etapa em uma coifa.
- Anodização primária
- Para preparar 1 L de eletrólito de ácido fosfórico, carrega 590 mL de água destilada em uma garrafa de vidro.
- Adicione 400 mL de álcool metílico (CH3OH, 99%) e 10 mL de ácido fosfórico (H3PO4, 85%) para o frasco de vidro. Misture a solução bem agitando manualmente ou com agitação magnética.
- Despeje num copo de revestimento duplo de 1L 500ml do eletrólito. Imergir o polido Al prato e carbono elétrodo contrário a solução com clipes de crocodilo e fio de cobre.
- Despeje o eletrólito adicional para localizar o limite de polimento electrolítico 2-3 mm acima da superfície da solução.
Nota: Se anodização é efectuada com o limite de polimento electrolítico tocar a solução, a placa de Al tende a queimar durante a anodização.
- Instale um eixo vertical em um pedestal em forma de U. Anexe um agitador sobrecarga e impulsor usando grampos de metal. Posição da hélice do rotor perto da extremidade inferior de ambos os eletrodos. Defina a velocidade de rotação do agitador sobrecarga entre 200 e 300 rpm.
- Conectar o copo duplo revestimento para um circulador e seleccionar a temperatura de-10 ° c. Deixe o sistema pelo menos 1 h, sob agitação até a temperatura desce a-10 ° C.
Nota: Não use água como líquido de arrefecimento. Porque a água congela em baixas temperaturas, a circulação não funcionará normalmente. Recomenda-se usar uma mistura de água e álcool etílico na proporção de 1:1 como o líquido de arrefecimento.
- Aplica uma tensão de 195 V sob agitação por 16 h.
Nota: Se a corrente sobe mais de 50 mA dentro de 2 ou 3 h após a aplicação da tensão, que queima irá ocorrer a probabilidade é muito alta. Imediatamente parar o processo e substituir a placa de Al com um novo. Se esse problema ocorrer repetidamente, verificar que não há nenhuma anormalidade no controle de temperatura do circulador. Se não há nenhuma anormalidade, mude o eletrólito.
- Parar a alimentação e separar manualmente a placa de Al do clip. Lave a placa de Al anodizada com água desionizada para remover todos os restante da solução.
- Gravura da alumina
- Prepare o ácido crômico, ácido solução dissolvendo 9,0 g de óxido de cromo (CrO3) e 20,3 mL de ácido fosfórico (H3PO4, 85%) em 500 mL de água desionizada.
- Despeje a solução de condicionamento para o copo de jaqueta dupla 1 L. Seleccionar a temperatura de 65 ° c.
- Mergulhe a placa Al anodizada na solução de condicionamento pelo menos 10 h, sob agitação. Sele o topo do copo com folha de alumínio.
- Lave a placa Al gravada várias vezes com água desionizada.
- Anodização secundária
- Defina as mesmas condições experimentais como passo 2.1.1 para 2.1.7.
- Carregar a placa de Al gravada para o ânodo do sistema e aplicar uma tensão de 195 V para 6 h. Em seguida, desligue a alimentação e separar manualmente a placa de Al do clip. Lave imediatamente a placa Al anodizada com água desionizada.
Nota: Quando o tempo de lavagem é atrasado, o tamanho dos poros da AAO involuntariamente aumenta devido o ácido fosfórico residual.
- Alargamento dos poros gradiente
- Prepare uma solução de alargamento dos poros, dissolvendo 5,765 g de ácido fosfórico em 500 mL de água desionizada. Despeje a solução num copo de revestimento duplo de 1 L.
- Conectar o copo duplo revestimento para o circulador e definir a temperatura a 30 ° C. Um palco em movimento linear verticalmente ao lado o copo de lugar. Fixe um suporte para a parte móvel da fase linear.
- Defina a parte móvel da fase linear para a posição inicial. Prender o clipe para o suporte e carregar a placa de Al anodizada.
- Manipule a posição da placa de Al manualmente para que a placa de Al virá bem acima da superfície da solução.
Nota: Nesta etapa, a placa de Al não deve tocar a solução. O poro alargamento processo começa assim que a placa de Al atinge a solução.
- Mergulhar a placa Al gradualmente a solução a uma velocidade de 4,86 µm/s para 120 min fazer um molde AAO de 35 milímetros com um tamanho de gradiente de 120 nm a 200 nm (GP 120/200). Inicie um cronômetro no momento que a placa Al toca a superfície da solução.
- Para fazer moldes de GP 200/280 e GP 280/360, mergulhe toda a área do molde de GP 120/200 nos poros alargamento solução para 2 ou 4 h, respectivamente.
- Lave a placa Al gradiente várias vezes com água desionizada.
3. deposição de camada de decolagem no molde de gradiente AAO com self-Assembled Monolayer
Nota: Execute etapas 3.2.1 para 3.3.3 em uma caixa de luva. Conecte uma bomba de vácuo e injector de gás nitrogênio seco para o porta-luvas. Coloque todas as amostras, reagentes e aparelhos no porta luvas antes do processo de desumidificação. Repita o ciclo de injeção de gás de evacuação e nitrogênio mais de três vezes para remover a umidade adequada de luvas. Deixe o nitrogênio seco flua através do experimento.
- Modificação de hidroxila de molde AAO com tratamento de Piranha
- Despeje 140 mL de ácido sulfúrico (H2SO4, 95%) num copo de politetrafluoretileno (PTFE). Adicione 60 mL de gota a gota de peróxido de hidrogênio (H2O2, 30%). Deixe por 30 min até arrefecer a solução.
Atenção: Tenha muito cuidado ao fazer solução de Piranha. Desde o momento da adição de peróxido de hidrogênio, a solução vigorosamente ferve e gera altas temperaturas. Realizar o experimento em uma coifa.
- Mergulhe o molde AAO na solução por 30 s usando uma pinça não metálica.
- Lave o molde AAO várias vezes com água desionizada. Mergulhe o molde em água desionizada para 30 min e colocá-lo em álcool metílico por mais 30 minutos.
Atenção: Quando se desfizer da solução Piranha, dilua a solução com uma quantidade abundante de água da torneira.
- Seque completamente o molde AAO sob vácuo para 3h.
- Preparação da solução estoque de HDFS × 20
Nota: HDFS é uma abreviação de (heptadecafluoro-1,1,2,2, - tetrahydrodecyl) dimethylchloro-silano
- Encha um terço de uma garrafa de n-hexano 1L com peneiras moleculares. Tapar o frasco com a película de parafina e armazená-lo sob nitrogênio seco por 24 h.
- Filtre os 200 mL de n-hexano utilizando uma seringa de vidro e filtro de seringa 0,2 µm PTFE.
- Despeje a 80 mL de n-hexano filtrado em um frasco de vidro de 100 mL. Adicione 2 mL de HDFS.
- Deposição de monocamadas auto montado
- Carrega 57 mL de n-hexano filtrada em um copo de 100 mL. Mergulhe o molde AAO o solvente.
- Adicione 3 mL de solução-mãe HDFS para o n-hexano para fazer 2,9 mM HDFS solução. Espere 10 min para a reação prosseguir.
- Transfira o molde da AAO para fresco n-hexano. Fechar e selar todos os frascos de reagente. Feche a válvula de nitrogênio e, em seguida, puxe para fora as amostras da caixa de luva.
Nota: HDFS é extremamente sensível à umidade. Armazene todos os reagentes que contenham HDFS num exsicador.
- Mergulhe o molde AAO em 60 mL de methoxynonafluorobutane (C10H6F18O2, 99%). Proceder a limpeza do molde AAO num copo para 10 s por um tempo para remover fisicamente adsorvida moléculas HDFS. Repita o procedimento de limpeza 10 vezes.
Nota: Expondo o molde da AAO de ultra-som por um longo tempo sem intervalos irá danificar a camada de óxido.
- Seque completamente o molde AAO sob vácuo durante 24 h.
Nota: Uma camada de decolagem com sucesso depositada é estável por meses quando armazenado num exsicador e super repelente de água. O protocolo pode ser pausado aqui.
4. fabricação de placas de gradiente Nanopattern pela impressão térmica
Nota: Execute etapas 4.2 para 4,7 em uma sala limpa.
- Corte uma folha de isopor grossa 1,1 mm para um tamanho de 2,9 mm de largura por 3,7 mm de comprimento, usando um cortador de placa (PCB) de circuito impresso.
- Corte o molde da AAO 35mm do fundo usando uma pinça. Marca o nome de amostra e data de fabrico no verso.
- Limpe uma bolacha 8.0" com uma pequena dose de álcool etílico. Coloque as folhas de poliestireno sobre a bolacha e, em seguida, monte o molde da AAO.
- Colocar o filme de fundo na gaveta de uma impressora térmica. Anexe o filme top para a junta.
- Colocar a bolacha sobre o filme de fundo. Coloque a junta sobre a bolacha. Certifique-se de que não há nenhuma poeira sobre a bolacha.
- Feche a gaveta da impressora térmica. Aplicar a 165 ° C de calor e 620.52 kPa de pressão para 100 s.
- Refrigerar a amostra à temperatura ambiente. Torça delicadamente a folha de isopor para liberar o molde AAO.
5. esterilização e hidrofílica modificação do gradiente Nanopattern placas
- Coloca as placas de nanopattern em um prato quadrado. Despeje 100 mL de álcool etílico a 70% e expor à luz ultravioleta por 30 min.
- Seca as placas de nanopattern com nitrogênio. Transferi as placas de nanopattern para um gerador de plasma de oxigênio.
- Evacuar a câmara até atingir 1.33 PA. Em seguida, injetar o oxigênio a uma taxa de 30 cm3/min. aplicam-se uma potência de rádio frequência de 60 w. manter o plasma de oxigênio para 90 s.
Nota: Recomenda-se usar placas nanopattern tratados com plasma dentro de 14 dias.
- Fixe a placa de nanopattern no fundo de um prato de cultura de células usando uma gota de tolueno.
- Selar as amostras em uma bolsa e esterilizar com esterilizador de plasma de baixa temperatura.
6. cultivo de hECFCs
Nota: Realizar todos os procedimentos de centrifugação a 4 ° C a menos que indicado o contrário.
- Antes de isolar o sangue periférico (PBMC), de células mononucleares incubar numa placa de cultura de 12-poços de colágeno-revestido a 37 ° C por 1h.
- Lave o prato de cultura 12-poços utilizando 1 × de soro fisiológico estéril tamponado de fosfato (PBS).
- Colete 50 mL de sangue humano, usando um tubo de inibidor de heparina.
- Colocar um tubo de 15 mL 6 mL de solução de polissacarídeo hidrófilo e adicionar 8 mL de sangue para a solução de polissacarídeo hidrófilo.
Nota: Lentamente, pipete o sangue para a solução de polissacarídeo hidrófilo.
- Centrifugar o tubo a 1020 x g por 20 min para as células de Pelotas.
- Colha a camada de células opaco e transferir para um novo tubo de 15 mL.
- Adicionar 10% de soro fetal bovino (FBS)-contida PBS e centrifugar o tubo a 1020 x g durante 10 minutos para as células de Pelotas.
- Remover o sobrenadante e adicionar tampão de lise celular-vermelho-sangue. Manter-se no gelo por 5 min.
- Adicionar 10% FBS-contido PBS e centrifugar o tubo a 1020 x g por 5 min para as células de Pelotas.
- Remover o sobrenadante e adicionar 10% FBS-contido PBS. Centrifugar o tubo a 1020 x g por 5 min para as células de Pelotas.
- Remover o sobrenadante e adicionar 1 mL de meio de expansão de células endoteliais suplementado com 10% FBS. Sementes de 8,0 × 106 células por poço para cada prato de colágeno-revestido.
- Altere o meio de cultura todos os dias durante 1 semana. Em seguida, altere o meio de cultura em 2 dias.
Nota: hECFCs pode ser encontrado após cultura dia 10-14. hECFCs mostrar morfologia típica, como paralelepípedos e formam uma colônia que pode ser observada em microscopia de contraste de fase. Mancha da imunofluorescência de caderina endotelial vascular (CD144) e fator de von Willebrand (vWF) pode ser realizado também para a caracterização do hECFCs após a expansão celular.
- Cultivar a hECFCs, use suplementado com 5% FBS e penicilina/streptavidin a 37 ° C numa atmosfera umidificada contendo 5% CO2expansão endothelial da pilha. Substitua o meio uma vez por dia.
- Após a indução de hECFC, crescem as células de passagem 7 para novas experiências.
7. propagação de pilha e cultura com as placas do gradiente Nanopattern
Nota: Passo 7 descreve a cultura de hECFCs na placa de gradiente nanopattern, mas outras fontes de células também podem ser usados.
- Revesti as placas de gradiente nanopattern com 1 mL da solução de revestimento de proteína de 0,1% em PBS por 10 minutos em temperatura ambiente.
Nota: O revestimento de proteína 0,1% não abrange as características de nanopillar.
- Faça uma suspensão de hECFCs do prato de cultura por um método de divisão de célula padrão usando a tripsina.
- Dilua a suspensão de células para alcançar a desejado confluência. Semente do hECFCs para o gradiente nanopattern placas e controle plana (por exemplo, 1,0 × 104 células/cm2).
Nota: Quando hECFCs são semeados de 1,0 × 104 células/cm2 em placas nanopattern gradiente, a confluência de célula geralmente atinge a 70-80% depois de 2 dias.
- Cultura de células em placas planas ou gradiente nanopattern por 2 dias na incubadora.
8. observação e análise
- Imagem de microscópio eletrônico de varredura (MEV)
- Fix hECFCs cultivadas em placas planas ou gradiente nanopattern com glutaraldeído 2,5% a 4 ° C para a noite.
- Trate o tetróxido de ósmio 1% por 1h à temperatura ambiente. Lave as amostras com PBS.
- Desidrata-se amostras com álcool etílico de baixa a alta concentração (50%, 70%, 80%, 90% e 100%) por 10 min por cada passo.
- Trate hexamethyldisilazane (HMDS) durante 15 minutos à temperatura ambiente. Depois disso, lavar as amostras com HMDS fresco e deixar amostras sob a coifa pelo menos 1 dia até o HMDS residual se evapore completamente.
- Revestir as amostras com platina sputter coater por 5 min e examinar as amostras com um SEM.
- Imagem de microscópio eletrônico (TEM) de transmissão
- Fix hECFCs cultivadas em placas planas ou gradiente nanopattern com 2% paraformaldeído e 2,5% glutaraldeído mistura em PBS a 4 ° C para a noite.
- Realizar pós-fixação usando o tetróxido de ósmio 1% e desidratar amostras usando o método em 8.1.3.
- Incorpore amostras em resina epóxi. Fazer 60 seções espessas de nm de blocos e coloque uma seção em uma grade de dez.
- Manche a seção com a mistura de acetato de uranilo 10 mg em 100 mL de álcool metílico e citrato de chumbo 0,1 mg em 100 mL de água destilada. Obter imagens com um TEM.
- Fluorescência de coloração
- Fix hECFCs cultivadas em placas planas ou gradiente nanopattern com paraformaldeído 4% à temperatura ambiente por 15 min.
- Permeabilize e bloquear as amostras com 5% cabra soro e 0,1% Octilfenol etoxilato em PBS (PBST) à temperatura ambiente por 30 min.
- Incube as amostras com anticorpo anti-humano vinculina primário (1: 500 em PBST) à temperatura para amostras de 2 h. lavar três vezes com PBST.
- Incube as amostras com fluorescência-conjugados faloidina (1:1, 000 em PBST), conjugados a fluorescência anticorpo secundário (1:1, 000 em PBST) à temperatura ambiente para amostras de 2 h. lavar três vezes com PBST.
- Incube as amostras com 4' 6-diamidino-2-phenylindole (DAPI, 1:1,000 em PBST) à temperatura ambiente por 5 min.
- Queda de 10 µ l de meio de montagem na superfície do gradiente nanopattern. Coloque uma lamela sobre o meio de montagem.
- Colocar a amostra de cabeça para baixo na fase de amostra e adquirir imagens usando o microscópio de fluorescência confocal.
- Análise de imagem
- Transferi imagens capturadas do hECFCs para um sistema de análise de imagem.
- Escolha o campo aleatório de faloidina, manchando a imagem. Ajustar o limite e criar uma imagem binária, na qual as células são distintas do fundo.
- Desenhe os contornos em torno de células para medir a área celular e perímetro e manualmente, contar o número de filopodia por célula.
- Escolha o campo aleatório da vinculina manchando a imagem. Ajustar o limite e criar uma imagem binária das áreas de adesão focal.
Nota: Ajuste o limite de imagem adequadamente para evitar artificial over - ou under - filling das áreas de adesão focal.
- Conte o número de adesão focal de cada célula.