ECM-Protein-Nanofasern und Nanostrukturen Engineered Mit Oberflächen initiierte Versammlung

Zusammenfassung

Eine Methode, um komplexe Nanofasern und Nanostrukturen aus einzelnen oder mehreren extrazellulären Matrixproteinen zu erhalten, wird beschrieben. Diese Methode verwendet Protein-Oberflächen-Wechselwirkungen zu frei stehenden Materialien auf Proteinbasis mit abstimmbaren Zusammensetzung und Architektur für den Einsatz in einer Vielzahl von Gewebe-und Biotechnologie-Anwendungen zu erstellen.

Zusammenfassung

Die extrazelluläre Matrix (ECM) in Geweben synthetisiert und von Zellen zusammengesetzt, um ein 3D fibrilläre Proteinnetzwerk mit streng reguliert Faserdurchmesser, Zusammensetzung und Organisation bilden. Neben der Bereitstellung von Strukturförderung, die physikalischen und chemischen Eigenschaften der ECM spielen eine wichtige Rolle in mehrere zelluläre Prozesse einschließlich Adhäsion, Differenzierung und Apoptose. In vivo wird die ECM indem kryptischen Selbstmontage (Fibrillogenese) Websites innerhalb von Proteinen zusammengebaut . Dieses Verfahren unterscheidet sich für verschiedene Proteine, sondern Fibronectin (FN) Fibrillogenese ist gut charakterisiert und dient als Modellsystem für die zellvermittelte ECM Anordnung. Genauer gesagt, Zellen zu verwenden, Integrin-Rezeptoren auf der Zellmembran FN Dimere und Aktomyosin generierten Kontraktionskräfte zu binden, um Bindungsstellen für den Zusammenbau zu entfalten und unlöslichen Fasern freizulegen. Dieser Rezeptor-vermittelte Verfahren ermöglicht Zellen aus der Zellgewebe sca versammeln und organisieren die ECMles. Hier präsentieren wir eine Methode bezeichnet oberflächeninitiierte Montage (SIA), die Zell-vermittelte Matrixanordnung rekapituliert Verwendung von Protein-Oberflächen-Wechselwirkungen zu ECM-Proteine ​​entfalten und montieren sie in unlösliche Fasern. Zunächst werden ECM-Proteine ​​auf eine hydrophobe Polydimethylsiloxan (PDMS) Oberfläche, wo sie teilweise zu denaturieren (breiten) und setzen kryptische Bindungsdomänen adsorbiert. Die entfalteten Proteine ​​werden dann in wohldefinierten Mikro-und Nanostrukturen durch Mikrokontaktdruck auf eine thermisch ansprechende Poly (N-isopropylacrylamid) (PIPAAm) Oberfläche übertragen. Thermisch ausgelöste Auflösung des PIPAAm führt zur Endmontage und Freisetzung von ECM-Protein unlöslich Nanofasern oder Nanostrukturen mit definierter Geometrie. Complex-Architekturen sind durch Ingenieur definierten Muster auf den PDMS-Stempel für Mikrokontakt-Drucken verwendet werden kann. Neben FN kann die SIA-Prozess mit Laminin, Fibrinogen verwendet werden und Kollagene vom Typ I und IV der Mehrkomponenten-Nano ECM erstellenturen. Somit SIA kann zur ECM-Materialien auf Proteinbasis mit genauer Kontrolle der Proteinzusammensetzung, Fasergeometrie und Gerüst-Architektur, um die Struktur und Zusammensetzung der ECM in vivo gentechnisch zu rekapitulieren.

Einleitung

Die extrazelluläre Matrix (ECM) in Geweben aus multifunktionellen Proteine ​​in physikalischen und chemischen Regulation mehrerer Zellprozesse einschließlich Adhäsion, Proliferation, Differenzierung und Apoptose beteiligt ^1-3 besteht. Das ECM synthetisiert, zusammengebaut und von Zellen organisiert und die Proteinbestand Fibrillen haben einzigartige Zusammensetzungen, Fasergröße, Geometrien und Architekturen, die mit miteinander verbundenen Gewebetyps und des Entwicklungsstadiums variieren. Neuere Arbeiten haben gezeigt, dass die ECM lehr Hinweise liefern, um Zellen zu Geweben entwickelt ⁴ zu bilden, was darauf hindeutet, dass die ECM rekapituli....

Protokoll

1. Herstellung von Master-Mold mittels Photolithographie

1. Die ECM-Protein-Nanofasern, nanofabrics und Nanostrukturen hergestellt werden, werden zunächst mit Hilfe von Computer Aided Design (CAD) Software konzipiert. Diese CAD-Datei wird dann auf eine Photomaske übertragen. Die Art der Photomaske auf die Auflösung der Funktionen hängen; mit einer Transparenz-basierte Photomaske ausreichend für Spielgrößen bis zu ~ 10 um. Kleinere Funktionen <10 um eine Chrom auf Glasphotomaske erforderlich. Alle Nanofasern und Nanostrukturen hier vorgestellten wurden mit einem Transparenz-basierte Photomaske nicht lateralen Abmessungen hergestellt und waren damit im Nanomete....

Ergebnisse

SIA ist in der Lage Engineering ECM-Protein-Nanofasern mit präziser Kontrolle über die Faserabmessungen. Um dies zu demonstrieren, wurden Anordnungen von FN-Nanofasern mit ebenen Abmessungen von 50 x 20 um auf eine PIPAAm beschichteten Deckglas (2A) strukturiert. Nach Freigabe, beauftragte die Fasern, weil sie unter einer inhärenten Vorspannung, wenn auf der Oberfläche PIPAAm (2B) strukturiert. Die Analyse der FN-Nanofasern ergab, waren sie monodisperse Pre-Release mit einer durchschnit.......

Diskussion

Die hier vorgestellten Methode SIA imitiert Zell-vermittelte Matrixaufbau und ermöglicht die Konstruktion von ECM-Protein-Nanofasern und Nanostrukturen mit einstellbaren Größe, Organisation und Zusammensetzung. Zwar nicht identisch mit Zell-ECM erzeugt, schafft SIA ECM nanoskaliger Protein Fibrillen ^20, die reversible Faltung unterziehen / Entfaltung bei der mechanischen Belastung ²¹ und ²⁰ Zellen binden zusammen. Dies bietet eine einzigartige Fähigkeit, ECM-Protein-Materialien, die viel.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Poly(N-isopropylacrylamid) / PIPAAm	Polysciences	21458-10	40.000 Mw
Sylgard 184 Silikon Kit (PDMS)	Dow Corning		Mix 10 Teile Basis mit 1 Teil Härter.
Butanol
Fibronektin	BD Biowissenschaften	354008	Mensch, 1mg
Laminin	BD Biowissenschaften	354239	Ultrarein, Maus, 1mg
Negativer Fotolack	Microchem	SU8-2015
SU8 Entwickler	Microchem
Sonicator Branson M3510	Branson Ultrasonic Corporation	CPN-952-318
Thinky ARE-250 Mischer	Thinky Corporation
Spincoater	Spezialbeschichtungssysteme	G3P-8
Glasabdeckung 25 mm Durchmesser, Nr. 1,5	Fisher Scientific	12-545-86