著者らは、ACC基板の準備と技術支援のためにケリーA.バークに感謝したいと思います。 。ら 、 バイオマテリアルに掲載された記事、デイビスKAに基づいて、動的な細胞の形状記憶ポリマー基板上への行動、 生体材料 、土井：10.1016/j.biomaterials.2010.12.006、著作権エルゼビア（2011）。この材料は、グラント番号DMR - 0907578の下NSFによってサポートされている作業に基づいています。

1。 NOA63の等温UV硬化<ol><li>カスタム硬化チャンバーは、 図1に示すようにガラスのスライド（75ミリメートル× 25ミリメートル× 1mm）を、厚さ1mmのテフロンスペーサー、及びアルミ板を（75ミリメートル× 25ミリメートル× 3mm）を使用して開発されました。チャンバーは、小さなバインダークリップを用いて一緒に開催されます。 </li><li> 18ゲージの針を使用してテフロンのスペーサーの穴を通ってチャンバ内にNOA63を注入する。 NOA63を穏やかに注入を容易にするために加熱することができます。 </li><li> ° C、5分間均一な温度に加熱することができるように125に設定したホットプレート上でチャンバーを配置。 </li><li>ガラスの表面からランプ6.5センチメートルて20分間、（表を参照してはλmax = 365nm）をUVランプ室内のNOA63を事前に治す。 </li><li>暖かいカミソリの刃を使用しながらチャンバーからNOA63を削除します。 </li><li> 125℃のホットプレート上で3時間40メートル℃でUV光下でNOA63をポストキュア</li><li> -20℃で乾燥NOA63を保存する</li></ol> 2。 NOA63の形状記憶特性<ol><li>その寸法を図2に示されているカスタマイズされたパンチと硬化NOA63フィルム（表を参照）、ホットキーを押すことでダンベル状試験片を準備します。 </li><li>引張治具と、動的機械分析装置（表を参照してDMA）に検体をロードします。次のようにプログラムして、テスト手順をモード&quot;の制御を強制的に&quot;するために楽器を設定します。 <ol><li> 95.00で平衡化° C </li><li> 10.00分間等温</li><li>ランプ力0.300 N / minまで2.500 N </li><li> 5.00分間等温</li><li>ランプ2.00 20.00 ° C /分° C </li><li> 10.00分間等温</li><li>ランプ力0.300 N /分0.015〜N </li><li> 5.00分間等温</li><li>ランプ2.00 95.00℃/分° C </li><li>手順の2から9までをさらに2回繰り返す</li></ol></li></ol> 3。アクティブな細胞培養基板の作製<ol><li>個々のサンプルは等温硬化SMPフィルムから調製することができる。必要なサンプルサイズにかみそりでSMPのフィルムを切り取ります。率を低下し、カットを容易にするためのT gより高い温度に設定したホットプレート上でSMPを置きます。 </li><li>一時的な形状は、さまざまな方法で修正することができます。ここでは、一時的な地形をエンボスする冷却/加熱プラテンとベンチトップ油圧プレスを使用してください。 Tgが上記の温度でプラテンの温度を設定します。 </li><li>点字は、ビニールレコードでエポキシを硬化させることにより行われた。これは、平行な溝の一時的な形状を生成します。ここで、点字が35〜40μmの高い三角形のピークがあったとは別に60μm幅、間隔80μmである。点字は、他の材料から、さまざまな地形で行うことができますが、エンボス加工温度でNOA63より硬めにする必要があります。 SMPのサンプルが点字に下向きに配置し、プレスでサンプルと点字を配置。 </li><li>加熱プラテンとサンプル間の接触を行い、試料が均一な温度に達するように〜5分間保持するために〜100 kPaのプリロードを適用します。 </li><li>サンプルに1から6メガパスカルを適用し、1分間保持する。 4.7メガパスカルの応力は、点字の地形の不完全な複製につながります。生成された一時的な地形は、25〜35μmの高さ150μmの広いピークを四捨五入しています。大きなストレスが印加されている場合、SMPが破損することになります。小さい振幅で地形を紹介する小さなストレスを適用します。 </li><li> T g未満の温度を減少させる。ここでは、プレスプラテンの水の冷却機能を使用してください。 </li><li>温度がT g未満の場合は、加えられる力を取り外します。 </li><li>サンプルは-20℃で乾燥保存することができます。これらの条件下で保存した場合、我々はビニールレコードの点字をエンボス加工サンプルの2ヶ月後に振幅の回復には1μmの減少よりも小さいを観察している。 </li></ol> 4。アクティブな細胞培養実験<ol><li>生物学的安全キャビネット（BSC）の紫外光は、試料を滅菌するために使用されます。サンプルはふたなしで滅菌皿に裏向きに配置し、6時間BSCのUVライトをオンにする</li><li>表向き新しい滅菌シャーレに試料を反転させる。 6時間BSCのUVランプをオンにする</li><li>サンプルは、細胞とメッキの前に比較的安定した状態に平衡化する必要があります。 96ウェルプレートに試料を置き、完全増殖培地150μlを加える。 </li><li>目的の部分的な回復に達するまで、5％CO 2で30℃インキュベーターでプレートを置く。ここでは、セルを整列するために十分な大きさの振幅で試料を作製するために30時間を使用してください。 </li><li>サンプルは、現在のセルでめっきすることができる。新しい96ウェルプレートにサンプルを置きます。 </li><li>サンプルに細胞溶液150μlを加え。ここでは、分離した細胞を（一般に他の細胞と接触して）達成するために20,000細胞/ mlでC3H/10T1/2マウス胚線維芽細胞を使用してください。 </li><li>細胞は9.5時間にわたって30℃インキュベーターで、場所を添付し、一時的な地形に広がるできるようにするには</li><li>アッセイ細胞morpholへ遷移前ogy、サンプルを削除し、染色し、試料の蛍光イメージングを行う。この材料は、紫外線と可視域の大部分を自己蛍光示す。などのAlexa Fluor 647のようなスペクトルの遠赤端に蛍光色素は、バックグラウンドを減らすことをお勧めします。 </li><li>回復するためにサンプルをトリガーするために、37℃のインキュベーターにプレートを移動させ、新たな地形にその形態を適応させるために細胞を回収し、許可するように材料を可能にするために19時間培養を続ける。 </li><li>サンプルを削除し、適切な染色（線維状アクチンイメージングファロイジン）と撮像法を適用する。 </li></ol> 5。代表的な結果： NOA63を硬化すると、 図3に示すように優れた形状記憶特性を持つ透明な、ガラス状の固体である。この場合、材料は上記のプロトコル1のように硬化および51.1の均一T gを示していた° C（E&#39;ドロップダウンの開始から決定）。それは株の大部分が20℃アンロード後に固定された、という一方通行の形状記憶サイクル（加熱、回復、冷却、変形する、 図3）° C、89.3の固定比率15（R F）に相当するから観察され％（3サイクルにわたって平均を表し、R rの同じ下）。固定株は、加熱時の比較的小さな温度範囲で84.4パーセントの回収率（R R）で回収。全ての曲線が互いにほぼ正確に従うという点でさらに、形状記憶性能は、3つのサイクルにも劣化を示さなかった。 NOA63は、それが製造業者から容易に利用できるため、このプロトコルで使用され、光開始剤と容易に硬化無溶剤型プレポリマーとして供給されました。しかし、その組成は供給者によって開示されていない。それは、高い細胞接着と生存率を可能にすることがわかった。最後に、転移温度は、2つのセルの互換性のある温度の間に回復の意味の大きさを許可するように調整することができます。転移温度は、細胞培養と互換性があるかどうか、彼らは細胞接着と生存率を促進する場合、他のポリマー系の数も、このプロトコルで使用することができる。 一時的な地形の振幅（溝）が30で、時間の経過に従って短く℃の30 ° Cで30 hによって、振幅が約50％（ 図4、時間0）16分短縮されました。それは次の9.5時間かけて別の10％を削減回復は、温度を37増加させることによりトリガーされると° C、振幅は9.5時間以内に初期振幅の0.5％に削減使用される点字および4.9 MPaのエンボス加工ストレスの場合、これはほぼ平坦な表面から13μmの溝の機能的変化に対応しています。 アクティブな細胞培養基板を使用して制御セルの動作の例は、細胞骨格の組織の変化である。リカバリーが起動される前に一時的な溝基板上に、アクチンミクロフィラメントは、溝（ 図5a）16の方向に沿って整列します。温度上昇によって回復した後、マイクロフィラメントは、再編成し、ランダムに配向されている。静的溝または静的平らな面を持っているコントロールのサンプルは、温度の上昇（ 図5b、c）の後に再編成しないでください。 <img src="/files/ftp_upload/2903/2903fig1.jpg" alt="図1"/> 図1：NOA63硬化室の回路図。断面図（左）とガラスカバー（右）のないトップダウンビュー。 <img src="/files/ftp_upload/2903/2903fig2.jpg" alt="図2"/> 図2：バルク形状記憶の特性評価に使用するダンベル形状W：狭いセクションの幅、L：狭いセクションの長さ、G：ゲージ長、WO：幅全体の、LO：全長、D：グリップ、R間の距離：フィレットの半径、およびRO：外側の半径。 <img src="/files/ftp_upload/2903/2903fig3.jpg" alt="図3"/> 図3：シングルNOA63治療法のバルク一方向の形状記憶は、3回（アスタリスクは、実験的な発症を示す）を繰り返す。アスタリスク（*）で示される時点では、ポリマーが加熱され、その一時的な形状を定義するためにストレスを印加することによって変形される。このひずみは一定に保たれ、温度は、ポリマーの Tg以下の一時的な形状を修正するために減少しています。次いで温度を上昇し、一時的な歪みが低減されるような材料は、恒久的な形状に回復している。 <img src="/files/ftp_upload/2903/2903fig4.jpg" alt="図4"/> 図4：SMPの回復は、細胞培養と互換性のある温度の下で開始することができます。 25.6の振幅±0.8μmには、次のエンボスRECを提示± 1.5μmの30で30時間平衡化した後、12.6 overed ° C（時間0、黒丸）。サンプルは37℃インキュベーター（9.5時間）に移動した後に、振幅は3.5時間以内に1.1 ± 0.2ミクロンにまで回復振幅は（赤の三角形）が観察された〜0.3 ± 0.1 9.5時間以内程度と最後の9.5時間以上、検出可能な低下にまで回復。エラーバーは、一つの標準偏差（n = 4-6）を表す。トレースは、代表的なサンプルの接触形状測定のスキャンです。 <img src="/files/ftp_upload/2903/2903fig5.jpg" alt="図5"/> 図5：セルのアクチン細胞骨格は、地形の移行は、次の再配列、エンボス加工基板上ファロイジンで染色した細胞の共焦点画像は、転移と温度上昇の前に溝方向（白矢印）に合わせマイクロフィラメントを示す。移行後は、マイクロフィラメントが再配置されているランダムに配向している。bは、平坦な制御基板上に細胞が温度上昇する前と後にランダムに配向マイクロフィラメントを示す。C、溝制御基板上のセルには温度上昇の前と後の溝方向に沿ったマイクロフィラメントを示す。スケールバーは100μmである。トレースは、 図4のとおりです。

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利害の衝突は宣言されません。

NOA63のT gは簡単に硬化温度で制御することができます。我々は細胞互換性のある範囲内で誘発されることSMP基板を生成するために、これを使用する。 NOA63が乾燥したT gを下げる水により可塑化されるので、° Cが30及び37℃の間にぬれたTgの範囲を移動する125℃硬化させることにより乾燥したT gを増加実証アクティブな細胞培養の基質は、細胞挙動?...

<table border="1"><tbody><tr><td>試薬や器具の名前</td><td>会社</td><td>カタログ番号</td><td>コメント（省略可能） </td></tr><tr><td> NOA63 </td><td>ノーランドプロダクツ株式会社</td><td> NOA63 </td><td>ロット番号111 </td></tr><tr><td>ドッグボーンパンチ</td><td> TestResource、株式会社シャコピー、ミネソタ州</td><td></td><td>スケールダウンされたIV型ドッグボーン（ASTM D638 - 03） </td></tr><tr><td>ベンチトップ型油圧プレス</td><td>カーバー</td><td> 3851 </td><td></td></tr><tr><td> C3H10T1 / 2マウス胚線維芽細胞</td><td> ATCC </td><td> CCL - 226 </td><td></td></tr><tr><td>生物学的安全キャビネット</td><td>サーモフィッシャー</td><td> 1357 </td><td></td></tr><tr><td> UVランプ</td><td> Spectroline </td><td> SB - 100PC </td><td></td></tr><tr><td>動的粘弾性装置（DMA） </td><td> TAインスツル株式会社</td><td> Q800 </td><td></td></tr><tr><td>倒立型蛍光顕微鏡</td><td>ライカ</td><td>ライカDMI 4000B </td><td></td></tr><tr><td>共焦点レーザー走査顕微鏡</td><td>ツァイス</td><td> LSM 710 </td><td> 20x/0.8 NA空気または40x/1.30 NAの油浸対物</td></tr></tbody></table>

shape memory polymers for active cell culture

形状記憶ポリマーは、（SMPS）の固定、一時的な形状からそのような熱〜5程度の刺激の印加時にあらかじめ決められた永久的な形状に変更する能力を持っている&quot;スマート&quot;の材料のクラスです。典型的な形状記憶サイクルでは、SMPは、まず、その転移温度、T トランス [いずれかの融解温度（T m）またはガラス転移温度（T g）]よりも高い高温で変形される。変形は本質的に弾性であり、主に構成するネットワークのチェーン（ゴム弾性の理論に続く）のコンフォメーションエントロピーの減少につながります。外部の歪みや応力を一定に保ちながら変形SMPは、そのT トランス以下の温度に冷却される。冷却時、より硬質状態（半結晶性またはガラス）、速度論的にトラップまたは&quot;フリーズ&quot;巨視的な形状の固定につながるこの低エントロピー状態の物質の材料に移行。形状回復は継続的にストレスのない（制約されていない）状態でT トランスを介して材料を加熱することによってトリガされます。一時的な形状から永久的な形状への重大な変更、それらの熱力学的に有利、最大エントロピー状態にリラックスしてネットワークのチェーンを（取り戻した移動度を持つ）ことを可能にしています。 細胞は、その周囲の環境6の機械的性質を調査することが可能です。メカニズムは、経由する細胞とそれらの物理的な環境制御セルの動作との間の力学的相互作用が活発な研究の領域です。定義されている地形の基質は、これらのメカニズムの研究における強力なツールとして浮上している。メソスケール、マイクロスケール、および基板の地形のナノスケールのパターンは、セルの配置、細胞接着、および細胞の牽引力7-14を導くことが示されている。これらの知見は、細胞培養中に細胞とその物理的環境との間の力学的相互作用を制御し、分析するために基板の地形の可能性を強調しているが、これまでに用いられる基板は、一般的に消極的だったと文化の間に大幅に変更するようにプログラムすることができませんでした。この物理的な停滞は、培養中の細胞を制御するための地形基板の可能性を制限している。 ここでは、アクティブな細胞培養（ACC）SMPの基板は、基板の地形や変形のプログラム制御を提供するために、表面の形状記憶を採用することを紹介しています。これらの基板は、一時的な溝地形から二番目、ほぼ平坦な記憶地形に移行する能力を実証。地形の変化は、標準細胞培養条件下での細胞挙動を制御するために使用することができます。

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Shape Memory Polymers for Active Cell Culture

培養中に地形を変更する機能を細胞培養基板を開発するための方法が説明されています。このメソッドは永続的な形状を記憶する能力を持つ形状記憶ポリマーとして知られているスマート材料を利用しています。この概念は、材料と幅広い用途に適応可能です。

アクティブな細胞培養のための形状記憶ポリマー

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 ビュー.  Syracuse Biomaterials Institute. 培養中に地形を変更する機能を細胞培養基板を開発するための方法が説明されています。このメソッドは永続的な形状を記憶する能力を持つ形状記憶ポリマーとして知られているスマート材料を利用しています。この概念は、材料と幅広い用途に適応可能です。

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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.

機械的にダイナミックな細胞培養のための微細加工プラットフォーム

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

生物工学

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.

ヒト細胞培養のための回転細胞培養システム：モデルとしてのヒト栄養膜細胞

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.

3次元細胞培養のための自己申告足場

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.

あらかじめ設計されたサイズと形状を用いるポリマー繊維およびバイオハイブリッド繊維のマイクロ流体製造

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.

有毒吸入化学試験のためのin vitroでの細胞培養モデルにおける

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.

生理活性、PCLベースの「セルフフィット」形状記憶ポリマー足場の作製

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.

生細胞共役ポリマーにより電気的活動の光制御

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.

医療機器のための細菌撥ポリマーのハイスループット同定

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.

単層カーボンナノチューブ上のバイオミメティックポリマーとエンジニアリング分子認識

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.

3D細胞培養のための肺細胞外マトリックスから調整可能なヒドロゲル

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