Name: ECM Protein Nanofiberler ve Nanoyapılar İşlenmiş Kullanılarak Yüzey başlatılan Meclisi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-04-17T16:00:00.000+00:00
Duration: 16 min 33 s
Description: Keşfedin yüzey başlatılmış montaj yöntemiyle ekstraselüler matris proteinlerinden serbest duran nanofiberler ve nanoyapılar üretmeyi. Bu teknik doku mühendisliği ve biyoteknoloji uygulamaları için hassas malzeme kontrolü sağlar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Mali destek NIH Müdürü Yeni Yenilikçi Ödülü (1DP2HL117750) den Dowd-ICES Bursu QJ ve AWF için, Rejeneratif Tıp T32 Eğitim Programı (2T32EB003392) olarak NIH Biyomekanik gelen JMS sağlanmıştır.

Fotolitografi kullanma Usta Kalıp 1. Fabrikasyon <ol><li> ECM protein nanolifler, nanofabrics ve imal edilecek nanoyapılar ilk (CAD) yazılımı Bilgisayar Destekli Tasarım kullanılarak tasarlanmıştır. Bu CAD dosya daha sonra bir photomask aktarılır. Photomask tipi özellikleri çözünürlüğüne bağlı olacaktır; şeffaflığa dayalı bir photomask ile özellik için yeterli ~ 10 mikron aşağı boyutları. Küçük özellikleri 10 mikron cam photomask bir krom gerektirir &lt;. Burada sunulan nanoliflerden ve nanoyapılarda Tüm şeffaflığa dayalı bir fotomaske kullanılarak imal ve böylece kalınlığı nanometre ölçekli ama yanal değildi boyutları edildi. Not: (geçmesine UV ışığı engellemek) photomask bölgeleri karanlık olacak ayırt etmek önemlidir ve şeffaf olacağı, bu gibi (UV ışığı geçmesine izin verir), Fotorezist türü ile birlikte (pozitif veya negatif) , ana kalıp son topografyasını belirleyecektir. </li><li> Ana kalıbın imalat başlamak için, 15 dakika boyunca 150 ° C&#39;ye ayarlanmış bir sıcak plaka üzerine yerleştirerek, bir 4 &quot;silikon gofret dihidrat. </li><li> Bir spin-kaplayıcı içinde vakum mandreli üzerinde gofret ortalayın. Gofret ortasında üzerine SU8-2015 negatif photoresist&#39;i dökün ve gofret yaklaşık üçte ikisi kaplıdır kadar eş çevrelerinde sağanak devam ediyor. Not: kabarcık oluşumunu en aza indirmek için dökme işlemi sırasında gofrete SU8 yakın şişe tutun. </li><li> Aşağıdaki gibi spincoater Programı: <ul><li> Yayılması döngüsü: 10 sn için 100 devir / sn &#39;lik bir ivme ile 500 rpm. </li><li> Spin döngüsü: 30 sn için 100 devir / sn &#39;lik bir ivme ile 4,000 rpm. </li></ul> Not: Bu spincoating tarif kalınlığı ile 10 mikron olan bir fotorezist tabakası oluşturacaktır. Eğirme hızı veya SU8 formülasyonu değiştirerek, kalınlığı ayarlanabilir. </li><li> Yumuşak 3 dakika boyunca 95 ° C&#39;ye ayarlanmış bir sıcak plaka üzerine yerleştirerek gofret fırında. </li><li> Boyunca UV ışığı ile gofretin Açığa140 mJ / 2 cm, toplam doz için Işık maskesi. Not: SU8 negatif fotodirenç bu nedenle UV ışığı photomask geçmesi mümkün bölgeler gelişmekte sonra kalır ve ana kalıp üzerinde yükseltilmiş özellikleri olacak. </li><li> 4 dakika boyunca 95 ° C&#39;ye ayarlanmış bir sıcak plaka üzerine yerleştirerek gofretin fırında maruz Gönderin. </li><li> 3 dakika boyunca SU8 geliştirici yerleştirerek gofret geliştirin. 3 dakika sonra, izopropil alkol ile gofret yıkayın. Beyaz film durulanması sırasında üretilen ise, gofret tam olarak gelişmiş değildir ve başka bir 30 saniye için geliştirici geri konulmalıdır. Izopropil alkol ile tekrar durulanır. Bir beyaz film izopropil alkol durulama sırasında meydana gelmez kadar bu işlemi tekrarlayın. </li><li> Tozdan korumak için bir 150 mm petri kabına azot ve yer akımında gofret kurutun. </li></ol> 2.. PDMS Pullar yapma <ol><li> Elastomer taban birleştirme ve bir de sertleştirme maddesi ile ön-polimer hazırlamak PDMS10:01 w / w oranına sahiptir. Tipik olarak baz ve sertleştirme maddesi 8 g 80 g bir 1 cm kalınlığında bir tabaka halinde ana kalıp karşılamak için yeterli PDMS olmadığından emin olmak için kullanılır. </li><li> Mix ve şu şekilde ayarlanmış bir merkezcil mikseri kullanarak PDMS degas: <ul><li> Karışım: 2 dakika boyunca 2000 rpm </li><li> Degas: 2 dakika süreyle 2000 rpm. </li></ul></li><li> Bir mikser mevcut değilse, bir 10 mi serolojik bir pipet kullanarak 10 dakika boyunca elle PDMS karıştırın. Baloncukların çıkması için 30 dakika boyunca bir vakumlu desikatör içinde yerleştirerek edilen karışım gaz çıkışına. </li><li> 1 cm kalınlığında bir tabaka oluşturmak üzere ana kalıp (desenli silikon yonga) üzerinden yeterli PDMS prepolimeri dökün. 48 saat süre ile, 4 saat, oda sıcaklığında ya da 65 ° C &#39;de pişirme ile PDMS Cure. </li><li> Kürünü desenleri içeren bölgeler PDMS pul oluşturmak için kesilebilir. PDMS damga arkasından özelliği tarafı ayırt etmek için, damga ters köşelerinden biri bir çentik kesti. </li></ol> 3.. Microcontact PrECM Patterns inting <ol><li> 1 saat ve 65 ° C fırın içinde, daha sonra kuru için% 95 etanol içinde sonikasyon ile temizleyin, 25 mm çapında cam lameller. </li><li> % 10 &#39;lik bir konsantrasyonda (10 ml / h, tipik olarak 1 g) 1-bütanol içinde eritilmesi ile PIPAAm PIPAAm çözelti hazırlayın. </li><li> Tüm cam yüzeyi kaplı, böylece PIPAAm çözeltisinin spincoater ve pipet 200 ul vakum mandreli üzerinde cam bir lamel ortalayın. </li><li> 1 dakika için 6,000 rpm&#39;de lamel Spincoat. </li><li> 30 dakika süre ile bir azot akımı altında, daha sonra kuru için% 50 etanol içinde sonikasyon ile PDMS pul temizleyin. Not: Kurutma ve daha sonraki adımlar, ECM nano hücreleri ile kullanılacak olan uygulamalar için sterilliği korumak için bir biyo-güvenlik kabini içinde yapılmalıdır. </li><li> Coat her bir PDMS desenli yüzey, protein çözeltisinin 200 ul, FN için steril damıtılmış su içinde, genellikle 50 | ig / ml damga. Oda sıcaklığında 1 saat boyunca inkübe edilir. Not: Thhacim kaplanmasıdır 1.5 cm 2 PDMS damga ve PDMS damga kullanılan ECM protein ve çözelti içindeki ECM protein konsantrasyonunun boyutuna bağlı olarak ayarlanması gerekir. </li><li> İyice bir azot akımı altında aşırı protein ve kuru çıkarmak için damıtılmış su içinde PDMS pul yıkayın. Not: pulu üzerinde bırakılan su lamel PIPAAm kaplamanın erken çözülmesini tetikleyecek ve uygun protein transferini önleyecektir. </li><li> Steril imalat için, kapalı bir petri içinde PIPAAm kaplı lamelleri yerleştirin ve bir biyogüvenlik kabini UV maruz kalma, UV ışık altında 45 dakika kullanarak sterilize yeterlidir. Kısırlık gerekli değilse, bu adım ihmal edilebilir. </li><li> PIPAAm kaplı lamel ile temas halinde olan PDMS damgasının özelliği yan yerleştirerek microcontact baskı yapın. Gerekirse, hava kabarcıkları ve düzgün bir temas sağlamak için pul arkasında hafifçe dokunun forseps kullanabilir. </li><li> 5 mil sonran lamel PDMS damga soyulabilir. </li><li> Bu aşamada, ek ECM proteinleri, daha karmaşık ve çok-bileşenli yapılar oluşturmak için desenli olabilir. 3 adede kadar baskılar bu süreç ile çalışmak için doğrulanmış, ve daha uygun olabilir. </li></ol> ECM nanolifler ve Nanoyapıların 4. Yayın <ol><li> Bir 35 mm Petri kabı içerisinde desenli PIPAAm kaplanmış lamel ve faz kontrast mikroskopisi kullanılarak model aslına kontrol edin. Desenin bağlı olarak, bir CCD kamera Desenin özelliklerini çözmek için gerekli olabilir. Flüoresans mikroskobu da ECM proteinleri floresan etiketli sağlanan desen incelemek için kullanılabilir. </li><li> Petri 40 ° C damıtık su ilave edin ve 3 ml su yavaş yavaş soğuk izin verir. </li><li> PIPAAm tabakasının dağılması ile ECM protein desen serbest faz kontrast mikroskopisi kullanılarak izlenebilir. Uygulama optik tec kullanımına izin vermezsehniques, serbest çözelti sıcaklığının ölçülmesi ile izlenebilir. Tipik haliyle, su ECM protein nano yayımlanan sağlamak için, iyi PIPAAm (32 ° C) &#39;nin LCST&#39;nin altında, oda sıcaklığına kadar soğutulur. </li><li> Serbest bırakıldıktan sonra, nanolifler, nanofabrics ve diğer nano suda yüzen. Kullanmak için başka uygulamalar için manipüle edilmesi gerekir. Tam bir yaklaşım, deney amaç bağlıdır ve bu, başka bir yüzeyi üzerine hareketsiz bir mikromanipülatör sistemi ile hareket eden ya da bir hidrojel içinde gömme olarak adımları içerebilir. </li></ol>

<ol><li>Geiger, B., Bershadsky, A., Pankov, R., Yamada, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transmembrane+crosstalk+between+the+extracellular+matrix+and+the+cytoskeleton%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Mol+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Transmembrane crosstalk between the extracellular matrix and the cytoskeleton.</a> Nat Rev Mol Cell Biol. 2, 793-805 (2001).</li>
<li>Engler, A. J., Sen, S., Sweeney, H. L., Discher, D. E. Matrix Elasticity Directs Stem Cell Lineage Specification. Cell. 126, 677-689 (2006).</li>
<li>Discher, D. E., Janmey, P., Wang, Y. -l <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+Cells+Feel+and+Respond+to+the+Stiffness+of+Their+Substrate%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Tissue Cells Feel and Respond to the Stiffness of Their Substrate.</a> Science. 310, 1139-1143 (2005).</li>
<li>Ott, H. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Perfusion-decellularized+matrix%3A+using+nature%27s+platform+to+engineer+a+bioartificial+heart%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Med%22%5BJournal%5D)">Perfusion-decellularized matrix: using nature's platform to engineer a bioartificial heart.</a> Nat Med. 14, 213-221 (2008).</li>
<li>Teo, W. E., Ramakrishna, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+on+electrospinning+design+and+nanofibre+assemblies%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">A review on electrospinning design and nanofibre assemblies.</a> Nanotechnology. 17, (2006).</li>
<li>Reneker, D. H., Chun, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanometre+diameter+fibres+of+polymer%2C+produced+by+electrospinning%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Nanometre diameter fibres of polymer, produced by electrospinning.</a> Nanotechnology. 7, 216-21 (1996).</li>
<li>Ma, P. X., Zhang, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthetic+nano-scale+fibrous+extracellular+matrix%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Materials+Research%22%5BJournal%5D)">Synthetic nano-scale fibrous extracellular matrix.</a> Journal of Biomedical Materials Research. 46, 60-72 (1999).</li>
<li>Yoshimoto, H., Shin, Y. M., Terai, H., Vacanti, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+biodegradable+nanofiber+scaffold+by+electrospinning+and+its+potential+for+bone+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">A biodegradable nanofiber scaffold by electrospinning and its potential for bone tissue engineering.</a> Biomaterials. 24, 2077-2082 (2003).</li>
<li>Li, W. J., Laurencin, C. T., Caterson, E. J., Tuan, R. S., Ko, F. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospun+nanofibrous+structure%3A+a+novel+scaffold+for+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Materials+Research%22%5BJournal%5D)">Electrospun nanofibrous structure: a novel scaffold for tissue engineering.</a> Journal of Biomedical Materials Research. 60, 613-621 (2002).</li>
<li>Matthews, J. A., Wnek, G. E., Simpson, D. G., Bowlin, G. L. Electrospinning of Collagen Nanofibers. Biomacromolecules. 3, 232-238 (2002).</li>
<li>Huang, Z. -M., Zhang, Y. Z., Ramakrishna, S., Lim, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospinning+and+mechanical+characterization+of+gelatin+nanofibers%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Electrospinning and mechanical characterization of gelatin nanofibers.</a> Polymer. 45, 5361-5368 (2004).</li>
<li>Wnek, G. E., Carr, M. E., Simpson, D. G., Bowlin, G. L. Electrospinning of Nanofiber Fibrinogen Structures. Nano Letters. 3, 213-216 (2002).</li>
<li>Bhattarai, N., Edmondson, D., Veiseh, O., Matsen, F. A., Zhang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospun+chitosan-based+nanofibers+and+their+cellular+compatibility%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Electrospun chitosan-based nanofibers and their cellular compatibility.</a> Biomaterials. 26, 6176-6184 (2005).</li>
<li>Jin, H. -J., Chen, J., Karageorgiou, V., Altman, G. H., Kaplan, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+bone+marrow+stromal+cell+responses+on+electrospun+silk+fibroin+mats%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Human bone marrow stromal cell responses on electrospun silk fibroin mats.</a> Biomaterials. 25, 1039-1047 (2004).</li>
<li>Wierzbicka-Patynowski, I., Schwarzbauer, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+ins+and+outs+of+fibronectin+matrix+assembly%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cell+Science%22%5BJournal%5D)">The ins and outs of fibronectin matrix assembly.</a> Journal of Cell Science. 116, 3269-3276 (2003).</li>
<li>Mosher, D. F., Johnson, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+formation+of+disulfide-bonded+fibronectin+multimers%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biological+Chemistry%22%5BJournal%5D)">In vitro formation of disulfide-bonded fibronectin multimers.</a> Journal of Biological Chemistry. 258, 6595-6601 (1983).</li>
<li>Little, W. C., Smith, M. L., Ebneter, U., Vogel, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assay+to+mechanically+tune+and+optically+probe+fibrillar+fibronectin+conformations+from+fully+relaxed+to+breakage%5BTitle%5D)+AND+%22Matrix+Biology%22%5BJournal%5D)">Assay to mechanically tune and optically probe fibrillar fibronectin conformations from fully relaxed to breakage.</a> Matrix Biology. 27, 451-461 (2008).</li>
<li>Ulmer, J., Geiger, B., Spatz, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Force-induced+fibronectin+fibrillogenesis+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Force-induced fibronectin fibrillogenesis in vitro.</a> Soft Matter. 4, 1998-2007 (2008).</li>
<li>Klotzsch, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fibronectin+forms+the+most+extensible+biological+fibers+displaying+switchable+force-exposed+cryptic+binding+sites%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Fibronectin forms the most extensible biological fibers displaying switchable force-exposed cryptic binding sites.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences U S A. , (2009).</li>
<li>Feinberg, A. W., Parker, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-Initiated+Assembly+of+Protein+Nanofabrics%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Surface-Initiated Assembly of Protein Nanofabrics.</a> Nano Letters. 10, 2184-2191 (2010).</li>
<li>Deravi, L. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+Contributions+of+Conformation+Extension+and+Domain+Unfolding+to+Properties+of+Fibronectin+Nanotextiles%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Differential Contributions of Conformation Extension and Domain Unfolding to Properties of Fibronectin Nanotextiles.</a> Nano Letters. 12, 5587-5592 (2012).</li>
<li>Shen, K., Qi, J., Kam, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microcontact+Printing+of+Proteins+for+Cell+Biology%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Microcontact Printing of Proteins for Cell Biology.</a> J Vis Exp. , 1065(2008).</li>
<li>Vogel, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanotransduction+Involving+Multimodular+Proteins%3A+Converting+Force+into+Biochemical+Signals%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Biophysics+and+Biomolecular+Structure%22%5BJournal%5D)">Mechanotransduction Involving Multimodular Proteins: Converting Force into Biochemical Signals.</a> Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure. 35, 459-488 (2006).</li>
</ol>

Yazarlar, hiçbir rakip mali çıkarlarını olmadığını beyan ederim.

SIA yöntem Burada taklit hücre-aracılı matriks aksamını sunulmaktadır ve ayarlanabilir boyut, organizasyon ve kompozisyon ile ECM protein nanoliflerden ve nano mühendislik sağlar. Hücre tarafından üretilen ECM özdeş olmasa da, SIA, mekanik gerilme sırasında açılımı 21 / geri katlama geçmesi ve hücreler 20 bağlanabilir, nano ölçekli protein fibrillerinin 20 oluşmaktadır ECM oluşturur. Bu, in vivo bulunan ECM birçok özellikleri özetlemek ECM protein malzemeleri oluşturmak için eşs...

Dokularda hücre dışı matris (ECM) yapışma, çoğalma, farklılaşma ve apoptoz 1-3 de dahil olmak üzere birden fazla hücre süreçlerinin fiziksel ve kimyasal düzenlenmesinde rol oynayan çok işlevli proteinler oluşmaktadır. ECM, sentezlenen monte ve hücreler tarafından düzenlenen ve kurucu protein fibrillerinin doku tipine ve gelişim evresine göre değişkenlik eşsiz kompozisyonlar, lif boyutu, geometri ve birbirine mimarileri var olduğu. Son çalışma ECM bileşimi ve yapısı açısından ECM recapitulating doku mühendisliği ve biyoteknoloji uygulamaları için biomimetic malzemelerin geliştirilmesini sağlayabilecek düşündüren, mühendislik dokular 4 oluşturacak hücreleri rehberlik öğretici ipuçları sağlayabilir göstermiştir. Üretim yöntemleri bir dizi dokuda ECM yönlerini taklit edebilen polimerik yapı iskelesi mühendislik için geliştirilmiştir. Örneğin, elektro ve faz separtirme hem aşağı mikrometre onlarca nanometre 5-7 onlarca arasında değişen çaplarda liflerin gözenekli matrisler oluşturmak için yeteneğini göstermişlerdir. Her iki teknik de nanoliflerden çok gözenekli matrisler, skafoldun 8 içine, hücre yapışmasını ve infiltrasyon destekleyebilir göstermiştir. Ancak, bu yaklaşım oluşturulabilir olası fiber geometrileri, yönelimleri ve 3D mimarileri sınırlıdır. Faz ayrılması rasgele yönelimli liflerden ile yapı iskelesi oluşturur ise Elektrospinning tipik olarak rasgele bir şekilde yerleştirilen veya yüksek oranda hizalanmış ya da elyaf ile iskeleleri üretir. Malzemeler üzerinde sınırlamalar araştırmacılar, tipik haliyle, örneğin poli ardından hücre yapışmasını geliştirmek için ECM proteinleri ile kaplanır (ε-kaprolakton) 8 ve poli (laktik-ko-glikolik asit) 9, olduğu gibi, sentetik polimerler kullanarak, vardır. Doğal biyopolimerler de, kolajen tip I 10, jelatin 11, fibrinojen 12 de dahil olmak üzere, kullanılırçitosan 13 ve 14 ipek, fakat yerli dokusunda bulunan proteinlerin sadece küçük bir alt kümesini temsil etmektedir. En dokular mevcut yöntemlerle nanoliflerini imal etmek zor veya imkansız olan fibronektin (FN), laminin (LN), kollajen tip IV ve hyaluronik asit içeren ECM protein ve polisakaritlerin daha büyük bir ortam içerir. Bu sorunu çözmek için, hücrelerin birleşmesi ve çevreleri ECM protein fıbriller düzenlemek, sentez yolu taklit bizim araştırma çabalarını odaklanmıştır. Belirli fibrillogenesis süreci farklı ECM proteinleri için değişmekle birlikte, tipik olarak, ECM protein molekülünde yapısal bir değişiklik şifreli montajı çok siteleri ortaya bir enzimatik ya da reseptör aracılı etkileşim tarafından tetiklenir. Burada daha iyi fibrillogenesis süreci anlamak için bir model sistem olarak FN kullanın. Kısaca, FN homodimerleri 10 tip II olarak RGD amino asit dizisi vasıtasıyla hücre yüzeyi üzerindeki integrin alıcıları için bağlananBen birim tekrarlayın. Bir kez bağlı, integrinler aktomizin daralması yoluyla ayrı hareket ve şifreli öz-montaj siteleri maruz FN dimerlerini açılmak. Bu FN-FN bağlanma sitelerinin maruz doğru hücre yüzeyi 15 çözünmeyen bir fibril halinde birleştirmek için FN dimerler sağlar. Hücresiz sistemlerde çalışma şifreli FN-FN bağlanma yerleri, bir hava-sıvı-katı ara 17-19 at denatüranlar 16 ya da yüzey gerilimini kullanan açılımı ile ortaya edilebileceğini göstermiştir. Bununla birlikte, bu teknikler ile oluşturulan FN lifler belli bir lif boyutunda ve geometrileri ile sınırlıdır ve tipik olarak bir yüzey bağlanmıştır. Burada serbest çözünmez nanoliflerini, nanofabrics (2D yaprak) ve (Şekil 1 tek veya çoklu ECM proteinlerinin oluşan diğer nanoyapıları oluşturmak için protein-yüzey etkileşimleri kullanarak bu kısıtlamaların üstesinden bir yaklaşım olarak adlandırılan yüzey başlatılan aksamını (SIA) 20 tarif .) Bu process, ECM proteinleri çözelti içinde, kompakt, küresel yapıdan adsorbe edildi ve kısmen bir model, hidrofobik polidimetilsiloksan (PDMS) üzerine damgası (katlanmamış) denatüre edilmiştir. ECM sonra proteinler 22 baskı microcontact ile termal duyarlı poli (N-izopropil) (PIPAAm) yüzey üzerine bu durumda transfer edilir. 40 ° C, su ile hidratlanmış zaman PIPAAm sağlam kalır, ancak 32 ° C&#39;ye kadar soğutuldu zaman hidrofilik hale düşük bir kritik çözelti sıcaklığı (LCST) içinden geçer, su ile şişen ve çözünen, kapalı monte ECM oluşturulan nano serbest yüzey. SIA yöntemi nanometre ölçekli hassasiyetle boyutları üzerinde kontrol sağlar. Bu kompozisyon, lif geometrisi ve mimari gibi başlıca parametreleri kontrol olarak, bu in vivo bulunan ECM&#39;nin birçok özellikleri özetlemek için ve doku mühendisliği ve biyoteknoloji uygulamalarında gelişmiş yapı iskelesi geliştirmek mümkündür.

<table><tbody><tr><td>Poli (N-izopropilakrilamid) / PIPAAm</td><td>Polysciences</td><td>21458-10</td><td>40.000 Mw</td></tr><tr><td>Sylgard 184 Silikon kiti (PDMS)</td> <td>Dow Corning</td><td></td><td>Mix 1 kısım kürleme maddesi ile 10 kısım baz.</td></tr><tr>İnsan <td>354008</td><td>Bütanol</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr> Fibronektin <tr><td>BD biyolojik bilimleri</td>, 1mg<td>Laminin</td> BD biyolojik bilimler <td>354239</td><td>Ultrapure, fare, 1mg</td></tr><tr><td>Negatif Fotorezist</td><td>Microchem</td><td>SU8-2015</td><td></td></tr><tr><td>SU8 Geliştirici</td>: <td>Microchem</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sonicator Branson M3510</td><td>Branson Ultrasonik Şirketi</td><td>CPN-952-318</td><td></td></tr><tr><td>Thinky ARE-250 Mikser</td><td>Thinky Corporation</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Spincoater</td><td>Özel Kaplama Sistemleri</td><td>G3P-8</td><td></td></tr><tr><td>Cam kapak 25mm çap, No 1.5</td><td>Fisher Scientific</td><td>12-545-86</td><td></td></tr></tbody></table>

ecm protein nanofiberler ve nanoyapılar İşlenmiş kullanılarak yüzey başlatılan meclisi

ECM Protein Nanofibers and Nanostructures Engineered Using Surface-initiated Assembly

Dokularda hücre dışı matris (ECM) sentezlenir ve sıkı bir şekilde düzenlenmiş elyaf çapı, kompozisyon ve organizasyonu ile 3D Fibrillar&#39;ı, protein bir şebekenin oluşturulması için hücreler tarafından monte edilir. Yapısal destek sağlamaya ek olarak, ECM&#39;nin fiziksel ve kimyasal özellikleri, yapışma, farklılaşma ve apoptoz dahil olmak üzere çok sayıda hücresel süreçlerde önemli bir rol oynamaktadır. In vivo, ECM proteinleri içindeki şifreli kendini düzeneği (fibrillogenesis) siteleri maruz bırakılması ile monte edilir . Bu işlem, farklı proteinler için değişir, ancak fibronektin (FN) fibrillogenesis iyi karakterize edilmiş ve hücre-aracılı ECM montajı için bir model sistem olarak hizmet vermektedir. Spesifik hücreler, çözünmeyen lifler halinde montaj için bağlanma siteleri açılmak ve ortaya çıkarmak için FN dimerler ve aktomizin oluşturulan kasılma kuvvetleri bağlamak için, hücre zarı üzerinde integrin reseptörleri kullanın. Bu reseptör-aracılı süreç doku SCA için hücresel gelen ECM montajı ve organize hücreleri sağlarles. Burada, biz ECM proteinleri açılmak ve çözünmez liflerin içine monte protein-yüzey etkileşimleri kullanılarak hücre-aracılı matris düzeneğini özetlediği bir yöntem olarak adlandırılan yüzey başlatılan aksamını (SIA), sunuyoruz. İlk olarak, ECM proteinleri kısmen (katlanmış) denatüre ve şifreli bağlayıcı etki ortaya hidrofobik bir polidimetilsiloksan (PDMS) bir yüzey üzerine adsorbe edilir. Katlanmamış proteinler, termal olarak duyarlı poli (N-izopropil) (PIPAAm) yüzey üzerine microcontact baskı yoluyla iyi tanımlanmış mikro ve nanopatterns aktarılır. PIPAAm Termik tetiklenen çözünme nihai montaj ve iyi tanımlanmış geometriye sahip çözünmez ECM protein nanoliflerden ve nano salınmasına yol açar. Karmaşık mimarileri microcontact baskı için kullanılan PDMS pulları mühendislik tanımlı desenleri ile mümkündür. FN ek olarak, SIA işlem laminin, fibrinojen ile birlikte kullanılabilir ve kollajen I ve IV, çok bileşenli ECM nanostruc oluşturmak tiptures. Bu nedenle, in vivo olarak SIA ECM&#39;nin yapısı ve bileşimi özetlemek amacıyla protein bileşimi, lif geometrisi ve iskele yapı üzerinde kesin kontrol ile ECM protein esaslı malzemelerin mühendislik için kullanılabilir.

SIA fiber boyutları üzerinde tam kontrolü ile mühendislik ECM protein nanoliflerden yeteneğine sahiptir. Bunu göstermek için, 50 x 20 um boyutlar ile düzlemsel FN nanoliflerden dizileri, PIPAAm kaplı lamel (Şekil 2A) üzerine desenli edilmiştir. PIPAAm yüzey (Şekil 2B) desenli onlar içsel öncesi stres altında oldukları için serbest bırakılması üzerine, lifler sözleşmeli. FN nanoliflerden analizi de 50,19 arasında bir ortalama uzunluğa sahip tek dağılımlı yayın öncesi edildi ortaya ± 19.9...

Tek veya birden fazla hücre dışı matris proteinleri nanolifler ve karmaşık oluşturulan nano elde etmek için bir yöntem tarif edilmektedir. Bu yöntem, doku mühendisliği ve biyoteknoloji uygulamalarında çeşitli kullanım için ayarlanabilir kompozisyon ve mimarisi ile serbest duran protein bazlı malzemeleri oluşturmak için protein-yüzey etkileşimlerini kullanır.

ECM Protein Nanofiberler ve Nanoyapılar İşlenmiş Kullanılarak Yüzey başlatılan Meclisi

The extracellular matrix (ECM) in tissues is synthesized and assembled by cells to form a 3D fibrillar, protein network with tightly regulated fiber ...

Bu prosedürün genel amacı, yüzey başlatmalı montaj kullanarak tek veya çoklu hücre dışı matris proteinlerinden bağımsız nanolifler, nanoyapılar ve 2D matrisler tasarlamaktır. Bu işlem, öncelikle PDMS ön polimerinin topografik olarak desenlenmiş bir ana kalıba dökülüp kürleşmeye bırakılmasıyla polidimetilsiloksan veya PDMS damgaların hazırlanmasıyla gerçekleştirilir. İkinci adımda, kürleşmiş PDMS damgalar kesilir ve istenen hücre dışı matris proteinlerini içeren bir solüsyonla kaplanır.Ardından, damgalar yıkanır, kurutulur ve poly N izopropil akrilamid veya pNIPAM kaplı cam lamella üzerine mikro temas baskılama yöntemiyle basılır. Son adım, lamellayı 40 °C sıcaklıktaki deiyonize su ile hidrate etmek ve çözeltinin yavaşça soğumasına izin vermektir. Sıcaklığın yaklaşık 32 °C'nin altına düşmesi, termal hassasiyetli pNIPAM tabakasının çözünmesini ve birleştirilmiş protein nanoliflerin veya nanoyapıların salınmasını tetikler.Nihayetinde, birleştirilen nano lifler ve nano yapılar, faz kontrastı ve/veya floresan mikroskobu ile doğrulandığı üzere çözelti içinde serbest durumdadır ve doku mühendisliği iskeleleri gibi ileri uygulamalarda kullanılabilir. Bu tekniğin faz ayrımı veya elektro eği

ecm-protein-nanofibers-nanostructures-engineered-using-surface

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

Özellikle proteinleri ile etkileşim yeteneğine fonksiyonel grupları ile dekore nanoelyaflar hazırlamak için etkili bir yaklaşım tarif edilmektedir. Yaklaşım, ilk olarak uygun bir fonksiyonel grup ile fonksiyonelleştirilmiş bir polimerin hazırlanmasını gerektirmektedir. Işlevsel polimer elektroeğirme nanoelyaflar içine imal edilir. Bir protein ile nanoliflerden bağlanma etkinliği konfokal mikroskopi ile incelenmiştir.

Biofunctional Nanoliflerin Yapımı İçin Prosedür

Bu iki boyutlu (2D) öncülerden desenli ve yeniden yapılandırılabilir parçacıkların sentez deneysel olarak açıklanacaktır. Bu metodoloji polyhedra ve mikro ölçekte santimetre arasında değişen uzunluk ölçeklerinde kavrama cihazları dahil olmak üzere, çeşitli şekillerde de parçacıklar oluşturmak için de kullanılabilir.

Origami Inspired Desenli ve Reconfigurable Parçacıkların Self-assembly

Bu çalışma, kendi kendine düzeneğinin kendiliğinden işlemi ile yüksek sıralı peptit bazlı yapıların oluşumunu tarif eder. Yöntem, ticari olarak temin edilebilen ve bilinen peptidler laboratuar ekipmanları kullanır. Bu teknik, peptidlerin büyük bir çeşitlilik uygulanabilir ve yeni peptid-bazlı düzeneklerinin keşfine yol açabilir.

Kısa Peptidlerinin Self-meclisi tarafından Sıralı Biyomoleküler Yapıların Oluşumu

Isıya duyarlı blok kopolimerlerden oluşan nano ölçekli deniz adası yüzeyleri, spontan hücre adezyonunu ve ayrılmasını kontrol etmek için Langmuir-Schaefer yöntemi ile üretilmiştir. Hem yüzeyin hazırlanması hem de hücrelerin yüzeye yapışması ve ayrılması görselleştirildi.

Doku Mühendisliği Thermoresponsive Nanostructured Yüzeylerin Hazırlanması

Mevcut çalışma yöntemi micellar nanocrystals, nanobiomaterials, gelişmekte olan bir büyük sınıf imal açıklanır. Bu yöntem yukarıdan aşağıya electrospray, aşağıdan yukarıya kendinden montajlı birleştirir ve solvent bazlı yapı denetim. İmalat yöntemi büyük ölçüde süreklidir, yüksek kaliteli ürünler üretmek ve Yapı Denetim ucuz bir yol sahiptir.

Küresel ve solucan şeklinde Micellar Nanocrystals Electrospray, kendinden montajlı birleştirerek ve Solvent Bazlı Yapı Denetim imalatı

Sunulan bir anodik alüminyum oksit filtresini kullanarak fabrikasyon nanofibers toplayarak, fonksiyonel yüzeyler için nano-mikro multiscale yapılar imal etmek kolay bir yöntemdir.

Fonksiyonel yüzeyler için baskılı Nanofibers tarafından toplanan multiscale yapıları

Organik ve sulu çözücülerin arayüzünde, özel ampifilik elastin benzeri proteinler veziküller, lifler ve çevresel parametrelertarafından tetiklenen koaksivatlar gibi karmaşık supramoleküler yapılarda bir araya getirilir. Açıklanan montaj protokolleri, çeşitli kargoların kapsüllemesini sağlayan, tunable özelliklere sahip Protein Membran Tabanlı Bölmeler (PMBCs) verir.

Elastin benzeri Proteinlerin tanımlanmış Supramoleküler Yapılara Yönlendirilmiş Montajı ve Tüp Bebek Tespülasyonu

Bu protokolün amacı, Janus baz nanotüpleri (JBNTs) ve fibronektin (FN) ile bir biyomimetik nanomatrixin (NM) montajını göstermektir. İnsan mezenkimal kök hücreleri (hMSC' ler) ile birlikte kültürlendiğinde, NM'ler hMSC'lerin yapışkanını teşvik etmede mükemmel biyoaktivite sergiler.

Kök Hücre Yapışması için Janus Baz Nanotüpler ve Fibronektin ile Biyomimetik Nano Matris İmalatı

Bu protokol, immün boyama ile hücre adezyonu, organoid morfolojisi ve gen ekspresyonu için biyofonksiyonel kendi kendine birleşen peptitleri değerlendirmeyi amaçlar. Yoğun testler için organoidleri elde etmenin uygun maliyetli bir yolunu sağlamak için bir kolorektal kanser hücre hattı kullanacağız.

Ultra Kısa Kendi Kendine Birleşen Peptit Matrisinde SW1222 Hücre Hattından Kolorektal Kanser Organoidlerinin İmalatı ve Karakterizasyonu

Plastik membranlı doku kültürü ekleri, hücre katmanları ve bariyer doku modelleri oluşturmak için geçirgen destekler olarak hücre kültürü laboratuvarlarında altın standarttır. Burada, plastik zarı, rekombinant işlevselleştirilmiş bir örümcek ipeği proteininden yapılmış biyolojik olarak daha ilgili bir zarla değiştirmek için basit bir yöntem sunuyoruz.

Özel Yapım Doku Kültürü Eklerinde Rekombinant İşlevselleştirilmiş Örümcek İpeğinden Yapılmış Nanofibriler Bazal Membran Taklidi

Aşağıdaki protokol, çok çeşitli doku mühendisliği uygulamalarına uygulanabilen nano ölçekli desenli fibrillere sahip kollajen hidrojellerin üretimi için kesme tabanlı bir ekstrüzyon yöntemi sunar.

Doku Mühendisliği İçin Nanofibriler Desenli Kollajen Üretimi

Keşfedin yüzey başlatılmış montaj yöntemiyle ekstraselüler matris proteinlerinden serbest duran nanofiberler ve nanoyapılar üretmeyi. Bu teknik doku mühendisliği ve biyoteknoloji uygulamaları için hassas malzeme kontrolü sağlar.

ECM Protein Nanofiberler ve Nanoyapılar İşlenmiş Kullanılarak Yüzey başlatılan Meclisi

Daha fazla video keşfet