Kardiyomiyosit Hizalamasındaki Değişiklikleri Yönlendirmek için Mikro Desenli Manyeto-Reolojik Elastomerler

Kardiyomiyositlerin mekanik ortamlarındaki dinamik geri dönüşebilir değişikliklere nasıl tepki verdiklerini, in vivo deneyimledikleri sertlik ve yapı dalgalanmalarını taklit ederek araştırıyoruz. MRE'nin tanıtılmasından bu yana, kardiyoloji alanında birkaç önemli çalışma yayımladık. Bu malzemeleri kullanarak, yetişkin kardiyomiyositlerde sertlik kaynaklı hipertrofisinin mikrotubul ağlarına bağlı olduğunu bulduk.

Daha yakın zamanda, hem kardiyak fibroblastlarda hem de iPSC kaynaklı kardiyomiyositlerde mekanik hafıza hakkında daha fazla bilgi ortaya koyduk. Manyetoreolojik elastomerlerin en iyi yanı sadelikleridir. Protokollerimiz anlaşıldığı gibi basit; hazır ürünlerin birlikte güçlü bir şey yaratması gibi bir kombinasyon.

Bu, en son bilimi herkes için erişilebilir kılan kullanımı kolay bir yaklaşımdır. Bu, özellikle doku mekaniğinin sürekli değiştiği kalp yetmezliği gibi durumlar için daha gerçekçi hastalık modellerinin yolunu açtı. Ayrıca araştırmacıların son derece ayarlanabilir, dinamik ve geri dönüş yapılabilir daha akıllı biyomalzemeler tasarlamasına yardımcı oluyor.

Ekibimiz ağırlıklı olarak kalp hastalıklarına odaklandı, ancak son zamanlarda MRE'lerimizin dinamik en sert aralığını 5 kilopaskaldan 400 kilopaskala kadar genişlettik. Bu atılım, araştırmalarımızı genişletmemiz ve kalbin ötesinde diğer organlar üzerinde iş birliği yapmamız için kapıyı açıyor. Başlamak için, baz ve kürleme maddesini 10'a 1 oranında karıştırarak 10 gram 184 polidimetilsiloksan (PDMS) hazırlanır.

184 PDMS'den beş gramı 35 milimetrelik bir Petri kabına dök. Sonra kabı bir kurutucuya koyup yaklaşık beş ila on dakika boyunca gaz geçirin ve tüm kabarcıklar dağılana kadar gaz yapın. 184 PDMS'nin 60 derece Celsius'ta fırında 30 dakika boyunca kısmen kürlenmesine izin verin.

Kürleme için beş dakika kaldığında, kırınım ızgarasının yüzeyine ince bir katman ek 184 PDM uygulayın. Yaklaşık beş dakika boyunca desikatöre koyun. Şimdi, kısmen kürlenmiş 184 PDMS içeren 35 milimetrelik Petri kabını fırından çıkarın.

PDMS ile kırınım ızgarasını kısmen kürlenmiş 184 PDMS'ye çevirin. Kırınım ızgarasına hafifçe bastırın, etrafını az miktarda PDMS kaplayana kadar. Kalan kürlenmemiş 184 PDM'yi ızgaranın etrafındaki kabı doldurmak için kullanın, böylece kürleme sırasında yerinde kalmasını sağlar.

Sonra kabı 60 derece Celsius sıcaklığında 1,5 saat boyunca fırına koyun. Kürledikten sonra, ızgaralı tabağı fırından çıkarın. Kırınım ızgarasının etrafında bir sneştil kullanın.

Az miktarda izopropil alkolü uygulayarak kırınım ızgarasının altına girin. PDMS'den izgiyi desenlere paralel yönünde çekin. Fazla PDMS'leri kaldırın, sadece desenli bölüm korun.

Sonra PDMS damgasını istenen boyuta kesin. MRE çanakta desenin yönünü işaretleyin. Damgayı silan ile kaplamak için, üretilmiş 184 PDMS damgasını desenli yüzeyi yukarıya bakacak şekilde oksijen plazma temizleyicisinin içine yerleştirin.

Yüzeyi 30 saniye boyunca 45 watt oksijen plazmasıyla işleyin. İşlenmiş 184 PDMS damgalarını bir duman davlumbazında yerleştirilmiş bir kurutucu içine yerleştirin. Şimdi, mikrosantrifüj tüpünün kapağını sök.

Mikrosantrifüj tüpünün kapağını kurutucunun içindeki PDMS damgalarının yanına yerleştirin. Mikrosantrifüj tüpünün kapağına 20 mikrolitre silan pipetleyin. Kurutucuyu kapatın ve buhar kaplamasını başlatmak için vakum çekin.

MRE hazırlığı için, istenen miktarda silikon inceltici ve ECO elastomer parça B ölçün. Bunları hız mikserinde dakikada 2.500 devirde bir dakika boyunca karıştırın. Karışıma ECO elastomer kısmı A ve karbonil demir parçacıkları ekleyin ve bir dakika boyunca dakikada 2.500 devir hızında tekrar karıştırın. Uç kesimli bir transfer pipeti kullanarak, beş gram MRE karışımını yeni 35 milimetrelik bir Petri kabına dağıtın.

Yaklaşık beş dakika boyunca bir kurutucuda degas yapın, ardından 60 derece Celsius'ta fırında 10 dakika kısmen kürleyin. Kürleme için beş dakika kaldığında, PDMS damgasının desenli yüzeyini kaplamak için bir transfer pipeti kullanarak kürlenmemiş MRE ekleyin. Kaplanmış damgayı beş dakika boyunca gaz çıkarmak için kurutucuya yerleştirin.

Kısmen kürlenmiş MRE kabını fırından çıkarın. Forseps kullanarak, kaplamalı damgayı yüzü aşağı MRE yüzeyine çevirin ve hafifçe basın. MRE çanakta desenin yönünü işaretleyin.

Montajı fırına 60 derece Celsius'ta tekrar koyun, ekstra 25 dakika koyun. Malzeme tamamen kürlendikten sonra, bir skalpel kullanarak MRE'yi pulun alt kenarında, desen çizgilerine dik bir yönde çizer. Damganın çevresindeki kesim bölgesine az miktarda izopropil alkol uygulayın.

Sonra PDMS damgasını MRE'den desenin yönüne paralel şekilde çekmek için forseps kullanın. MRE'nin yüzeyini üç kez %70 etanol ile yıkayarak sterilize edin ve üçüncü yıkamayı 20 dakika bekletin. Sonra MRE yüzeyini steril PBS ile üç kez yıkayın.

MRE'nin yüzeyini, cihaza hücre yapışmasını sağlamak için magnezyum ve kalsiyum içeren PBS içeren mililitrede 10 mikrogram fibronektin ile 37 derece Celsius sıcaklığında bir saat boyunca kaplayın. Son olarak, MRE yüzeyini magnezyum ve kalsiyum içeren PBS ile üç kez yıkayın ve yeni doğulan sıçan kardiyomiyositlerini santimetrekare başına 20.000 hücre yoğunluğunda tohumlayın. Ana kalıptan MRE alt tabakasına mikro desen transferinin doğruluğu, normalize yükseklik profilleri ve özellik perdesi ile yüksekliğin nicel ölçümleriyle bu şekilde gösterilmiştir.

X profil karşılaştırması, MRE'nin normalize özellik yüksekliği profilinin ana kalıpla yakından ilişkili olduğunu, ancak biraz azaltılmış zirve yükseklikleri ve daha geniş özellik şekilleri olduğunu gösterdi. MRE altının ortalama perdesi yaklaşık 10 mikrometre olup, ana kalıbın eğiminden önemli ölçüde farklı değildi. MRE alt tabanındaki ortalama özellik yüksekliği, ana kalıptan önemli ölçüde daha düşüktü ve ortalama değerleri sırasıyla 3,81 mikrometre ve 5,49 mikrometre idi.