Fina película composta de silício elastômeros para aplicações de pele e cultura de pilha: fabricação e caracterização

O objetivo geral deste procedimento é fabricar e caracterizar estruturas compostas poliméricas de filme fino para estudos avançados de cultura de células ou como adesivos de pele. Este método pode ajudar a responder a perguntas-chave sobre como os compósitos elastoméricos podem ser usados para obter uma ação de aderência ideal, mesmo em superfícies irregulares. As principais vantagens dessas técnicas são que elas são simples e universalmente aplicáveis.

Isso permite a fabricação em larga escala com uma precisão muito alta. Geralmente, indivíduos novos neste método terão dificuldades, porque as medições de adesão requerem treinamento e prática intensivos para atingir a precisão necessária. Demonstrando os procedimentos de cultura de células e aplicação de plasma estará Angela Rutz, técnica de nosso laboratório.

Para preparar o PDMS, misture e desgaseifique 1,1 gramas da mistura de pré-polímero em um misturador de velocidade a 2350 RPM sob vácuo por três minutos. Para preparar a camada de suporte PDMS, use uma máquina de aplicação de lâmina raspadora controlada automaticamente. Coloque a lâmina raspadora em cima de um pedaço de folha de PET 100% limpo com isopropanol e use os parafusos de microposicionamento para ajustar a espessura da camada de suporte.

Coloque o PDMS em uma seringa de 10 mililitros de uso único. Encha o reservatório da lâmina raspadora com o polímero e inicie o movimento da lâmina com uma velocidade de aproximadamente 2 milímetros por segundo. Quando o pedaço de filme PET tiver sido revestido, transfira o filme para um forno a 95 graus Celsius por uma hora.

Para preparar a camada superior do filme composto, use uma lâmina para remover tiras finas dos lados longos da camada de suporte. Para permitir que a lâmina raspadora seja deslizada sobre a folha de PET, aplique a segunda camada de PDMS conforme descrito anteriormente. Em seguida, coloque o papel alumínio no forno.

Para preparar as amostras para medições de adesão, use uma lâmina de barbear para cortar os filmes da folha de PET em pedaços de área de quatro centímetros quadrados e use cola UV para prender os pedaços em uma lâmina de vidro. Ilumine as peças com luz UV por três minutos e monte a primeira amostra polimérica no porta-amostras. Use o goniômetro para ajustar o ângulo de inclinação, até que o substrato esteja em contato com o filme polimérico em um alinhamento completamente paralelo de ambas as superfícies, conforme visualizado pelas imagens da câmera.

O alinhamento óptico do substrato com a amostra é altamente crítico para interpretar os resultados da medição. Portanto, o ajuste do ângulo de inclinação precisa ser realizado com a maior precisão possível usando o inclinômetro. Mova o substrato alinhado para a superfície do filme polimérico até que uma tensão de pré-carga de 13 mais ou menos cinco quilopascais seja alcançada e inicie o pacote de software programado personalizado escrito no LabView.

Em seguida, defina os parâmetros de medição necessários para medir as propriedades de adesão de três amostras fabricadas independentes em seis locais diferentes em cada superfície do filme. Para preparar os filmes para microscopia óptica, use uma lâmina de barbear para cortar a amostra polimérica em pedaços de 0,25 centímetro quadrado e prenda os pedaços na borda de uma lâmina de vidro. Em seguida, coloque a lâmina na orientação vertical sob um microscópio vertical e meça a espessura da seção transversal do filme.

Para preparar um experimento de cultura de células, primeiro use um bisturi para cortar pedaços de aproximadamente cinco por cinco milímetros da camada de suporte do PET e use uma pinça para transferir os pedaços para lamínulas de vidro individuais de 12 milímetros. Transfira as lamínulas para dentro da câmara de reação de um dispositivo de plasma e feche a tampa do dispositivo. Evacuar a câmara até atingir uma pressão de 1,6 vezes 10 elevado a menos um milibar e tratar as películas com plasma durante três minutos.

Em seguida, ventile a câmara de reação e transfira as amostras para poços individuais de uma placa de 24 poços. Em seguida, lave uma cultura de células L929 70 a 80% confluentes com DPBS livre de cálcio e magnésio por 30 segundos em um gabinete de fluxo laminar. Seguido por uma incubação de cinco minutos com dois mililitros de uma solução proteolítica e colagenolítica apropriada a 37 graus Celsius e 5% de CO2.

Quando as células se desprenderem, adicione oito mililitros de meio suplementado com soro e transfira as células para um tubo cônico de 15 mililitros. Em seguida, após a contagem, semeie 60.000 células por mililitro de meio por poço da placa de 24 poços contendo as amostras poliméricas e coloque a placa na incubadora de cultura de células por três dias antes da captura e fixação da imagem de contraste de fase. Dependendo da espessura do filme superior, observa-se uma diminuição na tensão de tração com o aumento da espessura do filme, independentemente da textura da superfície do substrato.

O trabalho de separação, no entanto, é geralmente um pouco menor para superfícies de substrato ásperas em comparação com as lisas. Quando o mecanismo de descolamento é registrado, pouca cavitação é observada nos filmes mais finos, enquanto o aparecimento de rachaduras semelhantes a dedos é observável nos filmes mais espessos. Experimentos de cultura de células revelam que as células semeadas em polímeros imaculados exibem um comportamento de fixação e espalhamento celular deficiente, enquanto a monocamada confluente é observada para células cultivadas em superfícies tratadas com plasma.

Em geral, os níveis de lactato desidrogagial são comparáveis para células cultivadas em ambos os materiais poliméricos, com menos de 5% de citotoxicidade. Uma vez dominada, a produção dos compósitos de filme polimérico pode ser concluída em aproximadamente três horas. Embora a análise subsequente com um teste de aderência normal exija treinamento, é uma ferramenta muito poderosa para investigar as propriedades adesivas dos filmes.

Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como fabricar filmes compósitos poliméricos finos e analisá-los com testes de adesão específicos e ferramentas biológicas celulares. Não se esqueça de que trabalhar com produtos químicos e materiais biológicos pode ser extremamente perigoso. Portanto, tome as devidas precauções, como seguir os procedimentos de segurança obrigatórios, usar equipamentos de proteção de segurança individual e manusear esses materiais em um gabinete de segurança.