Este estudo apresenta uma metodologia para preparar 3D, andaimes, células do tipo espuma biodegradáveis à base de elastómeros biocompatíveis cristal líquido de cadeia lateral (LCES). expericias de microscopia confocal demonstram que LCEs do tipo espuma para permitir a ligação de células, proliferação, e o alinhamento espontânea de mioblastos C2C12s.
Aqui, nós apresentamos uma preparação passo-a-passo de um,, andaime célula semelhante a espuma biodegradáveis 3D. Estes suportes foram preparados por ligação cruzada bloco em estrela de co-polímeros caracterizam unidades de colesterol como grupos pendentes da cadeia lateral, resultando em esmética-A (SmA) elastómeros de cristais líquidos (LCES). andaimes do tipo espuma, preparados utilizando moldes de metal, apresentam microcanais interligados, tornando-as adequadas como suportes de cultura celular 3D. As propriedades combinadas da estrutura regular da espuma metica e do resultado elastómero num andaime célula 3D que promove a proliferação de células não só mais elevado em comparação com películas convencionais porosas de modelo, mas também uma melhor gestão de transporte de massa (isto é, nutrientes, gases, resíduos , etc). A natureza do molde de metal permite a manipulação fácil de formas de espuma (isto é, rolos ou películas) e para a preparação de andaimes de diferentes tamanhos de poros para diferentes estudos de células embora preservando a interconnected natureza porosa do molde. O processo de corrosão não afeta a química dos elastômeros, preservando a sua natureza biocompatível e biodegradável. Mostramos que essas LCEs esméticos, quando cultivadas por períodos de tempo extensos, permitem o estudo de construções de tecido clinicamente relevantes e complexos, promovendo o crescimento e proliferação de células.
Existem vários exemplos de materiais sintéticos e biológicos biocompatíveis para aplicação em estudos de células e para a regeneração de tecidos com vista a fixação de células e proliferação de 1, 2, 3, 4, 5. Tem havido alguns exemplos de materiais biocompativeis, conhecidos como elastómeros de cristais líquidos (LCES), que poderiam responder aos estímulos externos com anisotrópica molecular encomendar 6, 7. LCEs são materiais estímulos-sensíveis que combinam as propriedades mecânicas e elásticas de elastómeros com a funcionalidade óptica e de ordenação molecular de cristais líquidos 8, 9. LCEs pode sofrer alterações de forma, a deformação mecânica, o comportamento elástico, e propriedades ópticas, em resposta a STIM externosuli (isto é., calor, tensão, luz, etc) 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16. Estudos anteriores demonstraram que os cristais líquidos (LCS) pode detectar o crescimento e a orientação de células 4, 17. É possível, então, assumir que LCEs podem ser adequados para aplicações biológica e medicamente relevantes, incluindo andaimes célula e alinhamento. Descrevemos previamente a preparação de filmes esméticos biocompatíveis, biodegradáveis, lançou-moldados, e LCES finas apresentando um "tipo Swiss-queijo" morfologia porosa 6, 18. Nós também preparado LCEs biocompatíveis nemáticos com morfologia globular como suportes para o crescimento de células 19 <sup>, 20. Nosso trabalho teve como objetivo ajustar as propriedades mecânicas dos materiais para coincidir com as do tecido de interesse 21. Além disso, estes estudos focam a compreensão das interacções célula-elastómero, assim como resposta celular em que os elastómeros são sujeitos a estímulos externos.
Os principais desafios foram, em parte, para adaptar a porosidade das LCEs para permitir a fixação das células e a permeação através da matriz de elastómero e de uma melhor transferência de massa. A porosidade destes filmes finos 6 permitido para a permeação celular através da maior parte da matriz, mas nem todos os poros eram totalmente interligado ou tinham um tamanho mais regular (homogénea) poros. Em seguida, apresentou um relatório sobre biocompatíveis elastômeros LCE nemáticos com morfologias globulares. Estes elastómeros nemáticos permitido para a adesão e proliferação de células, mas o tamanho dos poros variou somente de 10-30 um, o qual impedido ou limitado a utilização desteselastómeros com uma ampla variedade de linhas de células 19, 20.
Os trabalhos anteriores por Kung et ai. sobre a formação de espumas de grafeno usando um molde de metal "sacrificial" mostrou que a espuma grafeno obtido tinha uma morfologia porosa muito regular ditada pelo molde do metal escolhido 22. Esta metodologia oferece controle total de porosidade e poros tamanho. Ao mesmo tempo, a maleabilidade e flexibilidade do molde do metal permitir a formação de molde diferentes formas antes da preparao da espuma. Outras técnicas, tais como lixiviação de material 23, de templates de gás 24, ou fibras fiadas electrodepositadas 25, 26 também oferecer o potencial para a preparação de materiais porosos, mas eles são mais demorado e, em alguns casos, o tamanho de poro está limitado a apenas alguns micrômetros. Espuma-como LCEs 3D preparadas utilizando moldes de metal permitir uma carga maior de células; uma taxa de proliferação melhorada; co-cultura; e, por último mas não menos importante, uma melhor gestão de transporte de massa (ou seja, nutrientes, gases e resíduos) para garantir o desenvolvimento do tecido completo 27. LCEs 3D-espuma como também parece melhorar o alinhamento das células; esta é mais provável em relação aos pingentes LC detecção do crescimento celular e a orientação da célula. A presença de porções LC dentro do LCE parece aumentar o alinhamento das células no que diz respeito à localização de célula dentro do andaime LCE. Células alinhar dentro das escoras do LCE, enquanto nenhuma orientação clara é observada onde as escoras unir (cruzamentos) 27.
No geral, a plataforma de andaime célula LCE de um meio de suporte de células oferece oportunidades para afinar a morfologia elastómero e propriedades elásticas e para dirigir especificamente o alinhamento de tipos de células (individuais) para criar uma forma ordenada, o arranjos espaciaiscélulas de f semelhantes aos sistemas vivos. Para além de proporcionar uma estrutura de suporte capaz de suportar e direccionar o crescimento celular a longo prazo e a proliferação, LCEs também permitir experiências dinâmico, onde a orientação das células e as interacções podem ser modificados em tempo real.
elastómeros líquidos cristalinos têm sido recentemente estudada como andaimes de células biocompatíveis, devido à sua capacidade de resposta estímulos. Eles têm provado ser plataformas ideais como andaimes celulares. No entanto, um factor importante a ter em mente quando preparar e projetar um novo andaime LCE é a porosidade. A incorporação de sólidos lixiviáveis 23 ou gases nem sempre resultar em porosidade homogénea ou poros totalmente interconectados. O uso de um modelo de metal …
The authors have nothing to disclose.
Os autores gostariam de agradecer Kent State University (bolsa de pesquisa colaborativa e apoio à Iniciativa Medicina Regenerativa na Universidade Estadual Kent – ReMedIKS) pelo apoio financeiro deste projecto.
1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltriethoxysilane | Alfa Aesar | L16606 | Silanizing agent |
2-bis(4-hydroxy-cyclohexyl)propane | TCI | B0928 | Reagent |
2-chlorohexanone | Alfa Aesar | A18613 | Reagent |
2-heptanone | Sigma Aldrich | W254401 | Solvent |
2-propanol | Sigma Aldrich | 278475 | Solvent |
3-chloroperbenzoic acid, m-CPBA | Sigma Aldrich | 273031 | Reagent |
4-dimethylaminopyridine | Alfa Aesar | A13016 | Reagent |
4',6-diamidino-2-phenylindole, DAPI | Invitrogen | D1306 | Nuclear Stain |
5-hexynoic acid | Alfa Aesar | B25132-06 | Reagent |
Acetic acid | VWR | 36289 | Solvent |
Acetone | Sigma Aldrich | 34850 | Solvent |
Alcohol 200 proof ACS Grade | VWR | 71001-866 | Reagent |
Benzene | Alfa Aesar | AA33290 | Solvent |
ε-caprolactone | Alfa Aesar | A10299-0E | Reagent |
Chloroform | VWR | BDH1109 | Solvent |
Cholesterol | Sigma Aldrich | C8503 | Reagent |
Chromium(VI) oxide | Sigma Aldrich | 232653 | Reagent |
Copper (I) iodide | Strem Chemicals | 100211-060 | Reagent |
D,L-Lactide | Alfa Aesar | L09026 | Reagent |
Dichloromethane | Sigma Aldrich | 320269 | Solvent |
Diethyl ether | Emd Millipore | EX0190 | Solvent |
N,N-Dimethylformamide | Sigma Aldrich | 270547 | Solvent |
Dulbecco’s modified Eagle medium, DEME | CORNING Cellgo | 10-013 | Cell Media |
Ethanol | Alfa Aesar | 33361 | Solvent |
Formaldehyde | SIGMA Life Science | F8775 | Fixative |
Fetal bovine serum, FBS | HyClone | SH30071.01 | Media Component |
Filter paper, Grade 415, qualitative, crepe | VWR | 28320 | Filtration |
Glycerol | Sigma Aldrich | G5516 | Central node (3-arm) |
Hexamethylene diisocyanate, HDI | Sigma Aldrich | 52649 | Crosslinker |
Iron(III) chloride | Alfa Aesar | 12357 | Etching agent |
Isopropyl alcohol | VWR | BDH1133 | Solvent |
Methanol | Alfa Aesar | L13255 | Solvent |
N,N'-dicyclohexylcarbodiimide | Aldrich | D80002 | Solvent |
N,N-Dimethylformamide | Sigma Aldrich | 270547 | Solvent |
Nickel metal template | American Elements | Ni-860 | Foam template |
Neuroblastomas cells (SH-SY5Y) | ATCC | CRL-2266 | Cell line |
Penicillin streptomycin | Thermo SCIENTIFIC | 15140122 | Antibiotics |
Polyethylene glycol 2000, PEG | Alfa Aesar | B22181 | Reagent |
Sodium azide | VWR | 97064-646 | Reagent |
Sodium bicarbonate | AMRESCO | 865 | Drying salt |
Sodium chloride | BDH | BDH9286 | Drying salt |
Sodium phosphate dibasic heptahydrate | Fisher Scientific | S-374 | Drying salt |
Sodium phosphate monobasic monohydrate | Sigma Aldrich | S9638 | Drying salt |
Sodium sulfate | Sigma Aldrich | 239313 | Drying salt |
Tetrahydrofuran | Alfa Aesar | 41819 | Solvent |
Thiosulfate de sodium | AMRESCO | 393 | Drying salt |
Tin(II) 2-ethylhexanoate | Aldrich | S3252 | Reagent |
Toluene | Alfa Aesar | 22903 | Solvent |
Triethylamine | Sigma Aldrich | 471283 | Reagent |
Trypsin | HyClone | SH30042.01 | Cell Detachment |
Olympus FV1000 |