Densitetsgradient flerskiktad polymerisation (dGMP): en ny teknik för att skapa flera fack, Anpassningsbara Byggnadsställningar för Tissue Engineering

Komplexa vävnadsodlingsplattor matriser, i vilka typer och koncentrationer av biologiska stimuli (t.ex. tillväxtfaktorer, inhibitorer, eller små molekyler) eller matris struktur (t.ex. komposition, koncentration, eller styvheten hos matrisen) varierar över rymden, skulle möjliggöra en rad undersökningar om hur dessa variabler påverkar celldifferentiering, migration och andra fenomen. Den stora utmaningen i att skapa skiktade matriser bibehåller den strukturella integriteten hos skiktet gränssnitt utan diffusion av enskilda komponenter från varje skikt ^1. Aktuella metoder för att uppnå detta inkluderar photopatterning ^2-3, litografi ^4, sekventiell functionalization5, frystorkning ^6, mikrofluidik ^7, eller centrifugering ^8, av vilka många kräver sofistikerade instrument och tekniska färdigheter. Andra förlitar sig på sekventiell fastsättning av enskilda skikt, vilket kan leda till delaminering av skikten ⁹ DGMP övervinner dessa frågor med hjälp av en inert densitet modifierare som jodixanol att skapa lager av varierande densitet ^10. Eftersom densiteten modifieringsmedel kan blandas med prepolymeren eller bioaktiv molekyl, tillåter dGMP varje byggnadsställning skikt som skall anpassas. Helt enkelt variera koncentrationen av densiteten modifieringsmedlet förhindrar blandning av intilliggande skikt medan de förblir vattenhaltig. Efterföljande enda steg polymerisation ger upphov till en strukturellt kontinuerlig flerskiktad byggnadsställning, i vilken varje skikt har distinkt kemiska och mekaniska egenskaper. Densiteten modifieraren kan lätt tas bort med tillräckligt sköljning utan störning av de enskilda skikten eller deras komponenter. Denna teknik är därför väl lämpad för att skapa hydrogeler av olika storlekar, former och material.

Ett protokoll för framställning av en 2D-polyetylenglykol (PEG)-gel, i vilken alternerande skikt innefattar RGDS-350, beskrivs nedan. Vi använder PEG Because det är biokompatibelt och inert. RGDS, en celladhesion peptid ^11, används för att demonstrera rumslig begränsning av en biologisk kö, och konjugering av en fluorofor (Alexa Fluor 350) ger oss möjlighet att visuellt särskilja olika skikt. Detta förfarande kan anpassas för andra material (t.ex. kollagen, hyaluronan, etc.) och kan förlängas för att tillverka 3D geler med vissa modifieringar ^10.