Los autores desean agradecer a Kelly A. Burke de asistencia técnica con la preparación del sustrato ACC. Con base en el artículo publicado en Biomateriales, Davis KA, et al, el comportamiento de células con memoria de forma dinámica en sustratos de polímeros, biomateriales, doi:. 10.1016/j.biomaterials.2010.12.006, Copyright Elsevier (2011). Este material está basado en trabajo apoyado por la NSF con la beca No. DMR-0907578.

1. Isotérmica de curado UV de NOA63 <ol><li> Una cámara de curado costumbre se ha desarrollado utilizando una placa de vidrio (75 mm x 25 mm x 1 mm), un espaciador de 1 mm de espesor de teflón, y una placa de aluminio (75 mm x 25 mm x 3 mm) como se muestra en la Figura 1. La cámara se lleva a cabo junto con pequeños clips de carpeta. </li><li> Inyectar el NOA63 en la cámara a través de un agujero en el separador de teflón con una aguja de calibre 18. El NOA63 pueden calienta suavemente para facilitar la inyección. </li><li> Coloque la cámara en un plato caliente a 125 ° C y deje que el calor a una temperatura uniforme durante 5 min. </li><li> Pre-curar la NOA63 en una cámara de luz UV (λ max = 365 nm, véase el cuadro) durante 20 minutos con la lámpara de 6,5 cm de la superficie del vidrio. </li><li> Retire la NOA63 de la cámara en caliente con una hoja de afeitar. </li><li> Después de curar la NOA63 bajo la luz UV durante 3 h 40 m en el plato caliente a 125 ° C. </li><li> Guarde el NOA63 desecado a -20 ° C. </li></ol> 2. Caracterización de memoria de forma NOA63 <ol><li> Preparar una muestra con mancuernas por prensado en caliente de un cura NOA63 película con una medida de perforación (véase el cuadro), cuyas dimensiones se muestran en la Figura 2. </li><li> Cargar la muestra en un analizador mecánico dinámico (DMA; véase el cuadro) con fijación a la tracción. Configurar el instrumento a &quot;fuerza controlada&quot; el modo, entonces el programa del procedimiento de prueba de la siguiente manera: <ol><li> Equilibrar a 95,00 ° C </li><li> Isotérmica de 10.00 min </li><li> Rampa de fuerza 0,300 N / min a 2,500 N </li><li> Isotérmica de 5.00 min </li><li> Rampa de 2,00 ° C / min a 20,00 ° C </li><li> Isotérmica de 10.00 min </li><li> Rampa de fuerza 0,300 N / min a 0,015 N </li><li> Isotérmica de 5.00 min </li><li> Rampa de 2,00 ° C / min a 95.00 ° C </li><li> Repita los pasos 2-9 dos veces más </li></ol></li></ol> 3. Preparación de Sustratos de Cultivo Celular Activa <ol><li> Las muestras individuales se pueden preparar a partir de la película curada isotérmicamente SMP. Corte la película SMP con una navaja de tamaño de muestra deseado. Coloque la leche desnatada en polvo en un plato caliente a una temperatura superior a la Tg para reducir el módulo y la facilidad de corte. </li><li> La forma temporal se puede fijar en un número de maneras diferentes. Aquí se utiliza un banco hidráulico superior de la prensa con calefacción / refrigeración placas de relieve una topografía temporal. Ajuste la temperatura de los platos a una temperatura por encima de la Tg. </li><li> Una impresora fue realizada por epoxi curado en un disco de vinilo. Esto producirá una forma temporal de surcos paralelos. En este caso, la impresora había picos triangulares 35 a 40 m de alto y 60 micras de ancho, separadas 80 m de distancia. La impresora se puede hacer de otros materiales y con diferentes topografías, pero debe ser más rígido que el NOA63 a la temperatura de relieve. Coloque las muestras de leche desnatada en polvo boca abajo en la impresora y el lugar de las muestras y la impresora en la prensa. </li><li> Aplicar un ~ 100 kPa de precarga para hacer contacto entre las placas de calefacción y las muestras y mantener durante ~ 5 minutos para permitir que las muestras alcancen una temperatura uniforme. </li><li> Aplicar 6.1 MPa para las muestras y mantener durante 1 minuto. A la tensión de 4,7 MPa conduce a la replicación incompleta de la topografía impresora. La topografía temporales producidos ha redondeado picos de 25 a 35 m de altura y 150 micras. El SMP se fractura si una tensión más grande se aplica. Aplicar pequeños esfuerzos para introducir la topografía con pequeñas amplitudes. </li><li> Reducir la temperatura por debajo de la Tg. Aquí se utiliza la capacidad de enfriamiento de agua de los platos de prensa. </li><li> Cuando la temperatura está por debajo de la Tg, quitar la fuerza aplicada. </li><li> Las muestras pueden ser almacenadas desecado a -20 ° C. Cuando se almacena en estas condiciones, hemos observado una disminución de menos de 1 m de amplitud en la recuperación después de dos meses para las muestras de relieve con la impresora de discos de vinilo. </li></ol> 4. Celda activa Experimento Cultura <ol><li> La luz ultravioleta de una cabina de seguridad biológica (BSC) se usa para esterilizar las muestras. Organizar las muestras boca abajo en placas estériles sin tapa y encienda la luz UV BSC durante 6 h. </li><li> Muestras de vuelta a las nuevas placas estériles boca arriba. Encienda la luz UV BSC durante 6 h. </li><li> Las muestras de ahora deben ser equilibrados a un estado relativamente estable de las placas, con las células. Colocar las muestras en una placa de 96 pocillos y añadir 150 ml de medio de cultivo completo. </li><li> Colocar la placa en una incubadora de 30 ° C con 5% de CO 2 hasta llegar a la deseada recuperación parcial. Aquí usamos 30 horas para producir muestras de amplitud suficiente para alinear las celdas. </li><li> Las muestras pueden ahora ser plateado con las células. Colocar las muestras en una nueva placa de 96 pocillos. </li><li> Añadir 150 ml de solución de células de las muestras. Aquí se utiliza C3H/10T1/2 fibroblastos embrionarios de ratón en 20.000 células / ml para lograr células aisladas (por lo general no están en contacto con otras células). </li><li> Para permitir que las células se adhieren y difusión de la topografía temporal, el lugar en una incubadora de 30 ° C durante 9,5 h. </li><li> Para morfología ensayo de célulasgía antes de la transición, extraer muestras y realizar la tinción y imágenes de fluorescencia de las muestras. Este material presenta a través de la mayor parte de autofluorescencia el rango UV y visible. Fluoróforos en el extremo rojo del espectro, como Alexa Fluor 647 se recomiendan para reducir el fondo. </li><li> Para disparar muestras de recuperación, mover la placa a una incubadora a 37 ° C y al cultivo de 19 horas para permitir que el material para recuperarse y permitir que las células de adaptar su morfología a la nueva topografía. </li><li> Extraer muestras y aplicar tinte adecuado (phalloidin de filamentos de actina de imagen) y procedimientos por imágenes. </li></ol> 5. Los resultados representativos: Curado NOA63 es un sólido transparente, cristalino que tiene excelentes propiedades de memoria de forma, como se muestra en la Figura 3. En este caso, el material fue curado como en el Protocolo 1 anterior y muestra una uniforme g T de 51,1 ° C (determinada a partir del inicio de la caída de E &#39;). Se observa un ciclo de la forma de memoria de forma (calentamiento, deformación, enfriamiento, la recuperación, la figura 3) que, un gran porcentaje de la tensión se ha fijado después de la descarga a 20 ° C, que corresponde a una relación de fijación de 15 (R f) de 89,3 % (promedio de tres ciclos, el mismo por debajo de R r). La tensión fija se recuperó en una tasa de recuperación (R r) del 84,4% en un rango de temperatura relativamente pequeño durante el calentamiento. Además, el rendimiento de memoria de forma no mostraron deterioro hasta tres ciclos, en el que todas las curvas siguen casi exactamente con los demás. NOA63 se utilizó en este protocolo, ya que está disponible desde el fabricante y se suministra como un cura fácilmente sin disolventes prepolímero con fotoiniciador. Sin embargo, su composición no se da a conocer por el proveedor. Se encontró para permitir la instalación de células de alta y su viabilidad. Por último, la temperatura de transición podría ser ajustado para permitir una magnitud significativa de la recuperación entre dos temperaturas de células compatibles. Un número de otros sistemas de polímero también se podría utilizar con este protocolo, si la temperatura de transición es compatible con el cultivo de células y si promueven la adhesión celular y la viabilidad. La amplitud de la topografía temporal (ranuras) disminuye con el tiempo a 30 ° C. Por 30 horas a 30 ° C, la amplitud se ha reducido en aproximadamente el 50% (Figura 4, el tiempo 0) 16. Reduce un 10% en los próximos 9,5 h. Cuando la recuperación es provocada por el aumento de la temperatura a 37 ° C, la amplitud se reduce a 0,5% de la amplitud inicial en 9,5 h. Para utilizar la impresora y una tensión de 4,9 MPa relieve, esto corresponde a un cambio funcional de 13 ranuras micras a una superficie casi plana. Un ejemplo de un comportamiento de la célula controlada mediante el uso de activos sustratos de cultivo celular es un cambio en la organización del citoesqueleto. El temporal de sustratos ranuras antes de la recuperación se activa, el microfilamentos de actina alinean a lo largo de la dirección de los surcos (Figura 5) 16. Después de la recuperación por el aumento de la temperatura, los microfilamentos se han reorganizado y están orientadas al azar. Las muestras de control que tienen ranuras estática o una superficie plana y estática no reorganizarse después de que el aumento de la temperatura (Figura 5b, c). <img src="/files/ftp_upload/2903/2903fig1.jpg" alt="Figura 1"/> Figura 1: Esquema para la cámara de curado NOA63. En sección transversal (izquierda) y de arriba a abajo sin cubierta de vidrio (derecha). <img src="/files/ftp_upload/2903/2903fig2.jpg" alt="Figura 2"/> Figura 2: La geometría de la pesa de gimnasia utilizados para la caracterización a granel con memoria de forma W:. Ancho de sección estrecha, L: longitud de sección estrecha, G: longitud de la galga, WO: anchura total, LO: longitud total, D: distancia entre mordazas, R: radio del filete, y RO: radio exterior. <img src="/files/ftp_upload/2903/2903fig3.jpg" alt="Figura 3"/> Figura 3: La mayor parte de una vía con memoria de forma de un único NOA63 cura, que se repite tres veces (el asterisco indica el inicio experimental). En el punto marcados con un asterisco, el polímero se ha calentado y se deforma entonces mediante la aplicación de un estrés para definir su forma temporal. Esta cepa se mantiene constante, y se reduce la temperatura para fijar la forma temporal por debajo de la Tg del polímero. La temperatura se incrementa, y el material recupera su forma permanente de la cepa temporal se reduce. <img src="/files/ftp_upload/2903/2903fig4.jpg" alt="Figura 4"/> Figura 4: Recuperación de leche desnatada en polvo puede ser activado en cultivo celular compatible con la temperatura. La amplitud de 25,6 ± 0,8 micras presente rec siguientes relieveovered a 12,6 ± 1,5 m después de 30 h de equilibrio a 30 ° C (tiempo 0, los círculos de color negro). Después las muestras fueron trasladados a una incubadora a 37 ° C (9,5 h), la amplitud se recuperó a 1,1 ± 0,2 micras dentro de 3,5 h. La amplitud se recuperó hasta ~ 0,3 ± 0,1 micras dentro de 9,5 horas y ninguna disminución detectable en la final de 9,5 h se observó (triángulos rojos). Las barras de error representan una desviación estándar (n = 4-6). Las huellas son el contacto exploraciones perfilometría de muestras representativas. <img src="/files/ftp_upload/2903/2903fig5.jpg" alt="Figura 5"/> Figura 5: citoesqueleto de actina celular se reorganiza después de la transición topográfica una imagen, confocal de células teñidas con phalloidin sobre soportes grabados muestran microfilamentos línea con la dirección ranura (flecha blanca) antes de la transición y el aumento de la temperatura.. Después de la transición, los microfilamentos han reorganizado están orientadas al azar. B, las células en sustratos de control de piso piloto microfilamentos orientadas al azar antes y después del aumento de la temperatura. C, las células en sustratos de control ranurado mostrar microfilamentos línea con la dirección ranura antes y después del aumento de la temperatura. Barra de escala es de 100 micras. Las huellas son como en la Figura 4.

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La Tg de NOA63 se puede controlar fácilmente a través de la temperatura de curado. Se utilizó esto para generar sustratos SMP que puede ser activado en un rango compatible con celulares. NOA63 se plastifica por el agua que baja la T g seco, por lo que el aumento de la Tg seca por secado a 125 º C para mover el rango de Tg húmeda entre 30 y 37 ° C. Los sustratos de células de cultivo activo demostrado son capaces de controlar el comportamiento celular. ...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nombre del reactivo o instrumento </td><td> Empresa </td><td> Número de catálogo </td><td> Comentarios (opcional) </td></tr><tr><td> NOA63 </td><td> Norland Products Inc. </td><td> NOA63 </td><td> Número de lote 111 </td></tr><tr><td> Ponche de hueso de perro </td><td> TestResource, Inc. Bloomington, MN </td><td></td><td> A escala reducida de tipo IV de hueso de perro (ASTM D638-03) </td></tr><tr><td> Prensa Hidráulica de sobremesa </td><td> Tallista </td><td> 3851 </td><td></td></tr><tr><td> C3H10T1 / 2 ratón fibroblastos embrionarios </td><td> ATCC </td><td> CCL-226 </td><td></td></tr><tr><td> Gabinete de Seguridad Biológica </td><td> Thermo Fisher </td><td> 1357 </td><td></td></tr><tr><td> Lámpara UV </td><td> Spectroline </td><td> SB-100PC </td><td></td></tr><tr><td> Analizador dinámico mecánico (DMA) </td><td> TA Instruments, Inc. </td><td> Q800 </td><td></td></tr><tr><td> Microscopio de fluorescencia invertido </td><td> Leica </td><td> Leica DMI 4000B </td><td></td></tr><tr><td> Confocal Laser Scanning Microscope </td><td> Zeiss </td><td> LSM 710 </td><td> 20x/0.8 NA aire o un objetivo 40x/1.30 NA petróleo </td></tr></tbody></table>

shape memory polymers for active cell culture

Polímeros con memoria de forma (SMP) son una clase de materiales &quot;inteligentes&quot; que tienen la capacidad de cambiar de una forma fija y temporal a una forma permanente de pre-determinado de la aplicación de un estímulo como el calor 1-5. En un ciclo de memoria de forma típica, la leche desnatada en polvo es la primera deformación a una temperatura elevada que es superior a su temperatura de transición, T trans [o bien la temperatura de fusión (T m) o la temperatura de transición vítrea (T g)]. La deformación es elástica en la naturaleza y sobre todo conduce a una reducción de la entropía conformacional de las cadenas de la red constituyente (siguiendo la teoría de la elasticidad de la goma). La deformada SMP se enfría a una temperatura por debajo de su T trans mientras se mantiene la tensión externa o el estrés constante. Durante el enfriamiento, las transiciones de material a un estado más rígido (semi-cristalino o vítreo), que atrapa cinéticamente o se &quot;congela&quot; el material en este estado de baja entropía que conduce a la fijación de forma macroscópica. Recuperación de la forma se activa de forma continua el calentamiento del material a través de T trans con un libre de estrés (sin restricciones) condición. Al permitir que las cadenas de la red (con movilidad recuperado) para relajarse a sus termodinámicamente favorecida, la máxima entropía del estado, el material pasa de forma temporal a la forma permanente. Las células son capaces de agrimensura de las propiedades mecánicas de su entorno 6. Los mecanismos mediante los cuales las interacciones mecánicas entre las células y su comportamiento físico del ambiente de control celular son áreas de investigación activa. Sustratos de la topografía definida se han convertido en herramientas poderosas para la investigación de estos mecanismos. Mesoescala, microescala, y los patrones de nanoescala de la topografía del sustrato se ha demostrado que para dirigir la alineación de celdas, la adhesión celular, y las fuerzas de la célula de tracción 07/14. Estos hallazgos han puesto de relieve el potencial de la topografía del sustrato para el control y ensayo de las interacciones mecánicas entre las células y su entorno físico durante el cultivo celular, pero los sustratos utilizados hasta la fecha han sido en general pasiva y no puede ser programado para cambiar de manera significativa durante el cultivo. Este físico estancamiento ha limitado el potencial de sustratos para el control topográfico de las células en cultivo. En este caso, activa de cultivo celular (ACC) los sustratos de leche desnatada en polvo se introducen, que emplean la memoria la superficie de forma que permita un control programado de la topografía del sustrato y la deformación. Estos sustratos demostrar la capacidad de transición de una topografía ranuras temporales a una segunda tópica, memorizado casi plana. Este cambio en la topografía se puede utilizar para controlar el comportamiento de la célula en condiciones estándar de cultivo celular.

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Shape Memory Polymers for Active Cell Culture

Un método para el desarrollo de sustratos de cultivo de células con la capacidad de cambiar la topografía en la cultura se describe. El método hace uso de materiales inteligentes conocidos como polímeros con memoria de forma que tengan la capacidad de memorizar de una forma permanente. Este concepto se adapta a una amplia gama de materiales y aplicaciones.

Los polímeros con memoria de forma para el cultivo celular activo

Shape memory polymers (SMPs) are a class of "smart" materials that have the ability to change from a fixed, temporary shape to a pre-determined permanent ...

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

13.3K vistas.  Syracuse Biomaterials Institute. Un método para el desarrollo de sustratos de cultivo de células con la capacidad de cambiar la topografía en la cultura se describe. El método hace uso de materiales inteligentes conocidos como polímeros con memoria de forma que tengan la capacidad de memorizar de una forma permanente. Este concepto se adapta a una amplia gama de materiales y aplicaciones.

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Microfabricated Platforms for Mechanically Dynamic Cell Culture

The ability to systematically probe in vitro cellular response to combinations of mechanobiological stimuli for tissue engineering, drug discovery or fundamental cell biology studies is limited by current bioreactor technologies, which cannot simultaneously apply a variety of mechanical stimuli to cultured cells. In order to address this issue, we have developed a series of microfabricated platforms designed to screen for the effects of mechanical stimuli in a high-throughput format. In this protocol, we demonstrate the fabrication of a microactuator array of vertically displaced posts on which the technology is based, and further demonstrate how this base technology can be modified to conduct high-throughput mechanically dynamic cell culture in both two-dimensional and three-dimensional culture paradigms.

In this protocol, we demonstrate the fabrication of a microactuator array of vertically displaced posts on which the technology is based, and how this base technology can be modified to conduct high-throughput mechanically dynamic cell culture in both two-dimensional and three-dimensional culture paradigms.

Plataformas microfabricated para el cultivo celular mecánico dinámico

The ability to systematically probe in vitro cellular response to combinations of mechanobiological stimuli for tissue engineering, drug discovery or ...

Investigación

Bioingeniería

Rotating Cell Culture Systems for Human Cell Culture: Human Trophoblast Cells as a Model

The field of human trophoblast research aids in understanding the complex environment established during placentation. Due to the nature of these studies, human in vivo experimentation is impossible. A combination of primary cultures, explant cultures and trophoblast cell lines1 support our understanding of invasion of the uterine wall2 and remodeling of uterine spiral arteries3,4 by extravillous trophoblast cells (EVTs), which is required for successful establishment of pregnancy. Despite the wealth of knowledge gleaned from such models, it is accepted that in vitro cell culture models using EVT-like cell lines display altered cellular properties when compared to their in vivo counterparts5,6. Cells cultured in the rotating cell culture system (RCCS) display morphological, phenotypic, and functional properties of EVT-like cell lines that more closely mimic differentiating in utero EVTs, with increased expression of genes mediating invasion (e.g. matrix metalloproteinases (MMPs)) and trophoblast differentiation7,8,9. The Saint Georges Hospital Placental cell Line-4 (SGHPL-4) (kindly donated by Dr. Guy Whitley and Dr. Judith Cartwright) is an EVT-like cell line that was used for testing in the RCCS.
The design of the RCCS culture vessel is based on the principle that organs and tissues function in a three-dimensional (3-D) environment. Due to the dynamic culture conditions in the vessel, including conditions of physiologically relevant shear, cells grown in three dimensions form aggregates based on natural cellular affinities and differentiate into organotypic tissue-like assemblies10,11,12 . The maintenance of a fluid orbit provides a low-shear, low-turbulence environment similar to conditions found in vivo. Sedimentation of the cultured cells is countered by adjusting the rotation speed of the RCCS to ensure a constant free-fall of cells. Gas exchange occurs through a permeable hydrophobic membrane located on the back of the bioreactor. Like their parental tissue in vivo, RCCS-grown cells are able to respond to chemical and molecular gradients in three dimensions (i.e. at their apical, basal, and lateral surfaces) because they are cultured on the surface of porous microcarrier beads. When grown as two-dimensional monolayers on impermeable surfaces like plastic, cells are deprived of this important communication at their basal surface. Consequently, the spatial constraints imposed by the environment profoundly affect how cells sense and decode signals from the surrounding microenvironment, thus implying an important role for the 3-D milieu13.
We have used the RCCS to engineer biologically meaningful 3-D models of various human epithelial tissues7,14,15,16. Indeed, many previous reports have demonstrated that cells cultured in the RCCS can assume physiologically relevant phenotypes that have not been possible with other models10,17-21. In summary, culture in the RCCS represents an easy, reproducible, high-throughput platform that provides large numbers of differentiated cells that are amenable to a variety of experimental manipulations. 
In the following protocol, using EVTs as an example, we clearly describe the steps required to three-dimensionally culture adherent cells in the RCCS.

Traditional, two dimensional cell culture techniques often result in altered characteristics with respect to differentiation markers, cytokines and growth factors. Three-dimensional cell culture in the rotating cell culture system (RCCS) reestablishes expression of many of these factors as shown here with an extravillous trophoblast cell line.

Rotación de sistemas de cultivos celulares de cultivo de células humanas: células humanas trofoblásticas como un modelo de

The field of human trophoblast research aids in  understanding the complex environment established during placentation. Due to the  nature of these ...

Self-reporting Scaffolds for 3-Dimensional Cell Culture

Culturing cells in 3D on appropriate scaffolds is thought to better mimic the in vivo microenvironment and increase cell-cell interactions. The resulting 3D cellular construct can often be more relevant to studying the molecular events and cell-cell interactions than similar experiments studied in 2D. To create effective 3D cultures with high cell viability throughout the scaffold the culture conditions such as oxygen and pH need to be carefully controlled as gradients in analyte concentration can exist throughout the 3D construct. Here we describe the methods of preparing biocompatible pH responsive sol-gel nanosensors and their incorporation into poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) electrospun scaffolds along with their subsequent preparation for the culture of mammalian cells. The pH responsive scaffolds can be used as tools to determine microenvironmental pH within a 3D cellular construct. Furthermore, we detail the delivery of pH responsive nanosensors to the intracellular environment of mammalian cells whose growth was supported by electrospun PLGA scaffolds. The cytoplasmic location of the pH responsive nanosensors can be utilized to monitor intracellular pH (pHi) during ongoing experimentation.

Biocompatible pH responsive sol-gel nanosensors can be incorporated into poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) electrospun scaffolds. The produced self-reporting scaffolds can be used for in&#160;situ monitoring of microenvironmental conditions whilst culturing cells upon the scaffold. This is beneficial as the 3D cellular construct can be monitored in real-time without disturbing the experiment.

Los andamios de autoinforme para el 3-Dimensional Cultivo Celular

Culturing cells in 3D on appropriate scaffolds is thought to better mimic the in vivo microenvironment and increase cell-cell interactions. The resulting ...

Microfluidic Fabrication of Polymeric and Biohybrid Fibers with Predesigned Size and Shape

A &#8220;sheath&#8221; fluid passing through a microfluidic channel at low Reynolds number can be directed around another &#8220;core&#8221; stream and used to dictate the shape as well as the diameter of a core stream.&#160;Grooves in the top and bottom of a microfluidic channel were designed to direct the sheath fluid and shape the core fluid.&#160;By matching the viscosity and hydrophilicity of the sheath and core fluids, the interfacial effects are minimized and complex fluid shapes can be formed.&#160;Controlling the relative flow rates of the sheath and core fluids determines the cross-sectional area of the core fluid.&#160;Fibers have been produced with sizes ranging from 300 nm to ~1 mm, and fiber cross-sections can be round, flat, square, or complex as in the case with double anchor fibers. Polymerization of the core fluid downstream from the shaping region solidifies the fibers.&#160;Photoinitiated click chemistries are well suited for rapid polymerization of the core fluid by irradiation with ultraviolet light.&#160;Fibers with a wide variety of shapes have been produced from a list of polymers including liquid crystals, poly(methylmethacrylate), thiol-ene and thiol-yne resins, polyethylene glycol, and hydrogel derivatives. Minimal shear during the shaping process and mild polymerization conditions also makes the fabrication process well suited for encapsulation of cells and other biological components.

Two adjacent fluids passing through a grooved microfluidic channel can be directed to form a sheath around a prepolymer core; thereby&#160;determining both shape and cross-section. Photoinitiated polymerization, such as thiol click chemistry, is well suited for rapidly solidifying the core fluid into a microfiber with predetermined size and shape.

Fabricación Microfluídica De Fibras Poliméricas Y Biohíbridas Con Tamaño y Forma Prediseñados

A &#8220;sheath&#8221; fluid passing through a microfluidic channel at low Reynolds number can be directed around another &#8220;core&#8221; stream and ...

In vitro Cell Culture Model for Toxic Inhaled Chemical Testing

Cell cultures are indispensable to develop and study efficacy of therapeutic agents, prior to their use in animal models. We have the unique ability to model well differentiated human airway epithelium and heart muscle cells. This could be an invaluable tool to study the deleterious effects of toxic inhaled chemicals, such as chlorine, that can normally interact with the cell surfaces, and form various byproducts upon reacting with water, and limiting their effects in submerged cultures. Our model using well differentiated human airway epithelial cell cultures at air-liqiuid interface circumvents this limitation as well as provides an opportunity to evaluate critical mechanisms of toxicity of potential poisonous inhaled chemicals. We describe enhanced loss of membrane integrity, caspase release and death upon toxic inhaled chemical such as chlorine exposure. In this article, we propose methods to model chlorine exposure in mammalian heart and airway epithelial cells in culture and simple tests to evaluate its effect on these cell types.

In vitro Cell Culture Model for Toxic Inhaled Chemical Testing

This protocol is designed to demonstrate exposure method of cell cultures to inhaled toxic chemicals. Exposure of differentiated air-liquid&#160;interface (ALI) cultures of airway epithelial cells provides a unique model of airway exposure to toxic gases such as chlorine. In this manuscript we describe effect of chlorine exposure on air-liquid&#160;interface cultures of epithelial cells and submerged culture of cardiomyocytes. In vitro exposure systems allow important mechanistic studies to evaluate pathways that could then be utilized to develop novel therapeutic agents.

In vitro modelo de cultivo celular para Toxic inhalado Prueba química

Cell cultures are indispensable to develop and study efficacy of therapeutic agents, prior to their use in animal models. We have the unique ability to ...

Fabrication of a Bioactive, PCL-based "Self-fitting" Shape Memory Polymer Scaffold

Tissue engineering has been explored as an alternative strategy for the treatment of critical-sized cranio-maxillofacial (CMF) bone defects. Essential to the success of this approach is a scaffold that is able to conformally fit within an irregular defect while also having the requisite biodegradability, pore interconnectivity and bioactivity. By nature of their shape recovery and fixity properties, shape memory polymer (SMP) scaffolds could achieve defect &#8220;self-fitting.&#8221; In this way, following exposure to warm saline (~60 &#186;C), the SMP scaffold would become malleable, permitting it to be hand-pressed into an irregular defect. Subsequent cooling (~37 &#186;C) would return the scaffold to its relatively rigid state within the defect. To meet these requirements, this protocol describes the preparation of SMP scaffolds prepared via the photochemical cure of biodegradable polycaprolactone diacrylate (PCL-DA) using a solvent-casting particulate-leaching (SCPL) method. A fused salt template is utilized to achieve pore interconnectivity. To realize bioactivity, a polydopamine coating is applied to the surface of the scaffold pore walls. Characterization of self-fitting and shape memory behaviors, pore interconnectivity and in vitro bioactivity are also described.

Fabrication of a Bioactive, PCL-based &quot;Self-fitting&quot; Shape Memory Polymer Scaffold

Scaffolds capable of fitting within cranio-maxillofacial (CMF) bone defects while exhibiting osteoconductivity and bioactivity are of interest. This protocol describes the preparation of a shape memory scaffold based on polycaprolactone diacrylate (PCL-DA) using a solvent-casting particulate-leaching (SCPL) method employing a fused salt template and application of a bioactive polydopamine coating.

La fabricación de una memoria de forma &quot;Auto-ajuste&quot; basado en PCL Bioactivos, Polymer Andamios

Tissue engineering has been explored as an alternative strategy for the treatment of critical-sized cranio-maxillofacial (CMF) bone defects. Essential to ...

Optical Control of Living Cells Electrical Activity by Conjugated Polymers

Hybrid interfaces between organic semiconductors and living tissues represent a new tool for in-vitro and in-vivo applications. In particular, conjugated polymers display several optimal properties as substrates for biological systems, such as good biocompatibility, excellent mechanical properties, cheap and easy processing technology, and possibility of deposition on light, thin and flexible substrates. These materials have been employed for cellular interfaces like neural probes, transistors for excitation and recording of neural activity, biosensors and actuators for drug release. Recent experiments have also demonstrated the possibility to use conjugated polymers for all-optical modulation of the electrical activity of cells. Several in-vitro study cases have been reported, including primary neuronal networks, astrocytes and secondary line cells. Moreover, signal photo-transduction mediated by organic polymers has been shown to restore light sensitivity in degenerated retinas, suggesting that these devices may be used for artificial retinal prosthesis in the future. All in all, light sensitive conjugated polymers represent a new approach for optical modulation of cellular activity.
In this work, all the steps required to fabricate a bio-polymer interface for optical excitation of living cells are described. The function of the active interface is to transduce the light stimulus into a modulation of the cell membrane potential. As a study case, useful for in-vitro studies, a polythiophene thin film is used as the functional, light absorbing layer, and Human Embryonic Kidney (HEK-293) cells are employed as the biological component of the interface. Practical examples of successful control of the cell membrane potential upon stimulation with light pulses of different duration are provided. In particular, it is shown that both depolarizing and hyperpolarizing effects on the cell membrane can be achieved depending on the duration of the light stimulus. The reported protocol is of general validity and can be straightforwardly extended to other biological preparations.

A method for stimulation of in-vitro cell cultures electrical activity with visible light, based on the use of organic semiconducting polymers is described.

Control óptico de células vivas Actividad Eléctrica por conjugadas Polímeros

Hybrid interfaces between organic semiconductors and living tissues represent a new tool for in-vitro and in-vivo applications. In particular, conjugated ...

High-throughput Identification of Bacteria Repellent Polymers for Medical Devices

Medical devices are often associated with hospital-acquired infections, which place enormous strain on patients and the healthcare system as well as contributing to antimicrobial resistance. One possible avenue for the reduction of device-associated infections is the identification of bacteria-repellent polymer coatings for these devices, which would prevent bacterial binding at the initial attachment step. A method for the identification of such repellent polymers, based on the parallel screening of hundreds of polymers using a microarray, is described here. This high-throughput method resulted in the identification of a range of promising polymers that resisted binding of various clinically relevant bacterial species individually and also as multi-species communities. One polymer, PA13 (poly(methylmethacrylate-co-dimethylacrylamide)), demonstrated significant reduction in attachment of a number of hospital isolates when coated onto two commercially available central venous catheters. The method described could be applied to identify polymers for a wide range of applications in which modification of bacterial attachment is important.

A high-throughput microarray method for the identification of polymers which reduce bacterial surface binding on medical devices is described.

De alto rendimiento de identificación de bacterias polímeros repelentes para dispositivos médicos

Medical devices are often associated with hospital-acquired infections, which place enormous strain on patients and the healthcare system as well as ...

Engineering Molecular Recognition with Bio-mimetic Polymers on Single Walled Carbon Nanotubes

Semiconducting single-wall carbon nanotubes (SWNTs) are a class of optically active nanomaterial that fluoresce in the near infrared, coinciding with the optical window where biological samples are most transparent. Here, we outline techniques to adsorb amphiphilic polymers and polynucleic acids onto the surface of SWNTs to engineer their corona phases and create novel molecular sensors for small molecules and proteins. These functionalized SWNT sensors are both biocompatible and stable. Polymers are adsorbed onto the nanotube surface either by direct sonication of SWNTs and polymer or by suspending SWNTs using a surfactant followed by dialysis with polymer. The fluorescence emission, stability, and response of these sensors to target analytes are confirmed using absorbance and near-infrared fluorescence spectroscopy. Furthermore, we demonstrate surface immobilization of the sensors onto glass slides to enable single-molecule fluorescence microscopy to characterize polymer adsorption and analyte binding kinetics.

We present a protocol for engineering the corona phase of near infrared fluorescent single walled carbon nanotubes (SWNTs) using amphiphilic polymers and DNA to develop sensors for molecular targets without known recognition elements.

Ingeniería Molecular Recognition con polímeros biomiméticos en una sola pared nanotubos de carbono

Semiconducting single-wall carbon nanotubes (SWNTs) are a class of optically active nanomaterial that fluoresce in the near infrared, coinciding with the ...

Tunable Hydrogels from Pulmonary Extracellular Matrix for 3D Cell Culture

Here we present a method for establishing multiple component cell culture hydrogels for in vitro lung cell culture. Beginning with healthy en bloc lung tissue from porcine, rat, or mouse, the tissue is perfused and submerged in subsequent chemical detergents to remove the cellular debris. Histological comparison of the tissue before and after processing confirms removal of over 95% of double stranded DNA and alpha galactosidase staining suggests the majority of cellular debris is removed. After decellularization, the tissue is lyophilized and then cryomilled into a powder. The matrix powder is digested for 48 hr in an acidic pepsin digestion solution and then neutralized to form the pregel solution. Gelation of the pregel solution can be induced by incubation at 37 &#176;C and can be used immediately following neutralization or stored at 4 &#176;C for up to two weeks. Coatings can be formed using the pregel solution on a non-treated plate for cell attachment. Cells can be suspended in the pregel prior to self-assembly to achieve a 3D culture, plated on the surface of a formed gel from which the cells can migrate through the scaffold, or plated on the coatings. Alterations to the strategy presented can impact gelation temperature, strength, or protein fragment sizes. Beyond hydrogel formation, the hydrogel stiffness may be increased using genipin.

This is a method to create a 3-dimensional cell culture scaffold from pulmonary extracellular matrix. Intact lung is processed into hydrogels that can support the growth of cells in three-dimensions.

Los hidrogeles sintonizable de la matriz extracelular pulmonar por la 3D de Cultivos Celulares

Here we present a method for establishing multiple component cell culture hydrogels for in vitro lung cell culture. Beginning with healthy en bloc lung ...