Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Geçerli bilayer kültür modelleri içinde vivo microenvironments taklit fonksiyonel vitro çalışmalar için izin vermez. Polietilen glikol ve çinko oksit şablon oluşturma yöntemi kullanarak, bu iletişim kuralını geliştirme, bir ultrathin biomimetic membran tunable sertlik, porozite ve yakından vivo içinde taklit eden biyokimyasal kompozisyonu ile açıklanır hücre dışı matrisler.
Membran sertlik, kompozisyon, Mimarlık ve porozite değişebilir hücresel bilayers önemli bir bileşenidir. Epitel endotel bilayers in vitro çalışmalar geleneksel bilayer kültür etkinleştirmek geçirgen destek modellerde yararlanmıştır ancak geçirgen destekler yeteneklerini insan Bodrum membranlar çeşitliliği çoğaltmak için sınırlı. Buna ek olarak, kimyasal sentez gerektiren hidrojel modelleri son derece ayarlanabilir ve malzeme sertlik ve biyokimyasal bileşimi biomimetic peptidler veya proteinler birleşme yoluyla değişiklikler için izin. Ancak, onlar gözenekleri hücre-hücre rehber ve fonksiyonel vitro geçiş çalışmaları için eksikliği nedeniyle geleneksel hidrojel modelleri işlevleri sınırlıdır. Buna ek olarak, geleneksel hydrogels kalınlığı nedeniyle, hydrogels tüm kalınlığı span gözenekleri birleşme zor olmuştur. Bu da çalışmanın, biz poly-(ethylene-glycol) (PEG) hydrogels ve roman çinko oksit şablon oluşturma yöntemi biomimetic hydrogels önceki eksikliklerini gidermek için kullanın. Sonuç olarak, biz Konfluent hücresel bilayers kültür değişken gözenek mimarileri, mekanik özellikleri ve biyokimyasal kompozisyonu ile özelleştirilebilir bir iskele izin verir bir ultrathin, membran benzeri hidrojel mevcut.
Hücre dışı matrisler (ECM) hücre ek destek ve farklı hücre tipleri arasındaki engelleri olarak hizmet ve karmaşık doku ve organların bir unsuru olan protein iskele kadar olun. İnterstisyel bağ dokusu aksine, membran (BM) doku bölmeleri birbirinden ayırmak için bir bariyer görevi görür ECM, özel bir türüdür. BMs yaklaşık 100 µm kalın ve bu nedenle iki tarafında hücreler arasında doğrudan ve dolaylı iletişim için izin. İki ortak BMs vasküler BMs, mikrovasküler duvar perisitlerden ve endotel hücreleri arasında bulunan ve endotel ve epitel hücreleri arasında bulunan hava yolu BMs örnekleridir. BMs kullanımında önemli bir rol hücre işlevi, hücre polarite ve göç gibi düzenleyen, sağlık ve hastalık. 1 kompozisyon, sertlik, Mimarlık ve BMs porozite farklı fizyolojik fonksiyonları kolaylaştırmak için organ sistemleri arasında değişir. Örneğin, BM gözenekleri bağışıklık hücreleri enfeksiyon sırasında geçiş sırasında iltihap veya bakteri ve hücre-hücre iletişim, çözünür molekül difüzyon, bakımı için önemlidir. Havayolları, gözenekleri BM, tam kalınlığı 0,75 3,86 µm.2 ' ye kadar çeşitli çaplarda span
BM ince doğası ne kadar hücre tipleri fiziksel olarak birbirinden ayrılır, parakrin ve iletişim aracılı sinyalleşme ile hücreler arası iletişim korunur sağlar. Böylece, insan hastalık in vitro çalışma araştırmacılar kültür hücresel bilayers gözenekli geçirgen destek ekler üzerinde yararlanmıştır. 3 bu modellerin sağlık ve hastalık bir rol oynar hücresel iletişim anlamak için kritik olmuştur. 3 , 4 , 5 , 6 , 7 geçirgen destek ekler nasıl hücre-hücre sinyallemesi lökosit işe alım ve bakteriyel infiltrasyon gibi fizyolojik süreçleri düzenleyen anlamak için temel gereksinimlerini karşılamak; Ancak ekler önemli kısıtlamalar sahip ve insan BM. Permeable destek taklit etmek başarısız ekler eksikliği mekanik ve biyokimyasal ayar ve basit gözenekli yapısı düzensiz gözenekler oluşturur lifli yapısı taklit değil BMs tipik. Bu nedenle, hücresel etkileyen yerel BM özellikler yeniden oluşturabilirsiniz tunable sistemler için büyüyen bir ihtiyaç vardır.
Polimer esaslı yüzeylerde biomimetic daha yakından in vivo ortamda taklit eden bir bağlamda hücresel bilayers çalışmaya BMs gelişimi için ideal adaylardır. 8 , 9 , 10 , 11 , 12 polimerler mekanik olarak ayarlanabilir ve kimyasal olarak biomimetic peptid parçaları. dahil etmek için değiştirilebilir 11 , 12 , 13 bioinert polimer polietilen glikol (PEG) biomimetic BMs oluşturmak için kullanılabilir ve son çalışma mekanik olarak ayarlanabilir PEG arginin-glisin-aspartik asit (RGD) jeller hücre büyümesini desteklemek gözenekli ağları ile sentezi ayrıntılı ve inflamatuar hücre kemotaksis. 14 PEG tabanlı yayınlandı, ancak bir insan ECM daha gerçekçi bir model daha geçirgen destekler yüzeylerde sağlanan, bu modellerin çoğu son derece kalın, hücre-hücre ile bilayer kültürler oluşturma yeteneği sınırlar kabaca 775 µm derinliğe kişiler. 14
Burada, bu çok geçerli hücre bilayer kültür teknolojileri sınırlamalar üstesinden gelir bir PEG polimer esaslı BM taklit oluşturulması için bir iletişim kuralı mevcut. Polimer sentezi ve sonradan ortaya çıkan ve seçmeli olarak kaldırılır crosslinking sırasında içine çinko oksit, Mikrokristalin üretim, üretim için yaygın olarak kullanılan bir malzeme içerir bir şablon oluşturma yöntem geliştirdik elde edilen toplu polimer. Bu işlemi insan BMs dolambaçlı ve birbirine bağlı gözenek ağının taklit rasgele gözenekli bir ağ oluşturur. Ayrıca, gözeneklilik boyutunu ve şeklini çinko oksit microcrystals tepki stoichiometry değişikliği sırasında iğne üretim yolu ile değiştirerek değiştirilebilir. Burada geliştirilen teknik insan BM. son olarak, mekanik, gözeneklilik kalınlığı taklit eden bir ultrathin hidrojel oluşturur ve bu BM benzeri yapıları biyokimyasal bileşimi çoğu bir microenvironment oluşturmak için kolayca değiştirilebilir Bu görüldü vivo içindebenzer.
Lütfen okuyun önceki tüm malzemelerin malzeme güvenlik veri sayfası (MSDS) ve tüm güvenlik önlemleri kullanır için kez.
1. çinko oksit iğneler sentezi
2. kurban çinko kaplama HCl için mikroskop slaytlarda ilavesi PEG sürümü indüklenen
3. silikon izolatörler hazırlanması
4. PEG çözüm ve PEG jel sentez hazırlanması
Not: Functionalization ve PEG polimerizasyon edilmiş kapsamlı araştırdı ve daha önce bizim laboratuvar ve diğerleri tarafından ayrıntılı. 8 , 10 , 11 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17
5. serbest bırakmak-in PEG cam slaytlardan jelleri
6. tohum hücre Bilayers
7. ayirt
PEG-RGD hydrogels polimer çözüm iki kurban çinko oksit tabakalar arasında sandviç ve çinko oksit iğnelerle gözenek şablonları oluşturma tarafından kuruldu. Kurban çinko oksit bileşenleri sonra ultrathin PEG hydrogels sürekli gözenekli (şekil 1) üreten hidroklorik asitle çıkarıldı. Çinko oksit iğneler morfolojisi elektron mikroskobu (SEM) tarama tarafından doğrulandı ve ortalama uzunluğu ve genişliği 3,92 ± 0.089 µm ve 0.43 ± ...
Burada ayrıntılı iletişim kuralı bir biomimetic BM iskele hizmet etmek için ayarlanabilir bir PEG hidrojel oluşturmak için bize izin verdi. Özellikle, değişen PEG moleküler ağırlıkları, peptid konjugasyon stratejileri ve çinko oksit Mikrokristalin yapıları veya konsantrasyonları, elastik modülü tarafından biyokimyasal özellikleri ve gözenekli yapısı hydrogels, anılan sıraya göre değiştirilebilir. Ultrathin PEG iskele yüksek gözenek yoğunluklu ve in vivo içinde Bodrum standart ...
Yazarlar ifşa gerek yok.
Yazarlar Prof. Paul Van Tassel ve Prof. Chinedum Osuji onların düşünceli konuşmaları ve malzeme bilimi uzmanlık için teşekkür etmek istiyorum. Bu iş için fon Dubinsky yeni girişimi Ödülü ve ulusal kurumları sağlık NIBIB BRPR01 EB16629-01A1 tarafından sağlandı.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1M Hydrogel Chloride (HCl) | EMD | HX0603-75 2.5L | Sterile. Use in fume hood with eye protection and gloves. |
1X PBS | Gibco | 14040-133 500 mL | None |
Zinc Nitrate Hexahydrate (Zn(NO3)2•6H2O) | Sigma-Aldrich | 228737-500g | Use with eye protection and gloves. |
Sodium Hydroxide (NaOH) | Macron Chemicals | 278408-500g | Use with eye protection and gloves. |
Zinc Acetate Dihydrate ((CH3O2)2Zn2+•2H2O) | Fisher Scientific | AC45180010 1 kg | Use with eye protection and gloves. |
Methanol (CH3OH) | J.T. Baker | 9070-05 4L | Use in fume hood with eye protection and gloves. |
VWR Life Science Seradigm Premium Grade FBS | VWR | 97068-085 | Sterile filter. 5 mL FBS in 45 mL PBS |
Mineral oil | CVS | PLD-B280B | None |
Round bottom flask | ChemGlass | N/A | |
Thermometer | N/A | ||
Stir bar | N/A | ||
Plain precleaned microscope slides 3"x1"x1" mm thick | Thermo Scientific | 420-004T | Spray with ethanol and let dry prior to use. |
Glass pasteur pipets | N/A | ||
1 mL rubber bulbs | N/A | ||
Plastic 100 mm petri dishes | N/A | ||
Sterile forceps | N/A | ||
Silicone isolators | 0.8 mm thick | ||
Polydimethylsiloxane (PDMS) punches | N/A | ||
Glass bottles | N/A | ||
6 well plates | Cellstar | 657 160 | N/A |
Filter Paper | Whatman | 8519 | N/A |
Stirrer-hot plate | VWR Dya-Dual | 12620-970 | Use with eye protection and gloves. |
2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenone (C6H5COC(OCH3)2C6H5 | Sigma-Aldrich | 24650-42-8 | Use with eye protection and gloves. |
1-Vinyl-2-pyrrolidone (C6H9NO) | Aldrich | Use with eye protection and gloves. | |
Polyethylene Glycol 10,000 (H(OCH2CH2)10,000OH) | Fluka | 81280-1kg | Use with eye protection and gloves. |
RGDS | Life Tein | 180190 | Use with eye protection and gloves. |
Blak-Ray long wave UV lamp | UVP | Model B 100AP | N/A |
Eppendorf tubes | USA Scientific | 1615-5500 | N/A |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır