Method Article
* Bu yazarlar eşit katkıda bulunmuştur
Polimer ince film Kompozit yapıların farklı Young'un dönmeler ya da kalınlıkları sahip üretim süreci için bir protokol sunulmuştur. Filmler için Gelişmiş hücre kültür çalışmaları veya deri yapıştırıcı olarak üretilmektedir.
Bu protokol için biz ince elastomer bileşik filmleri Gelişmiş hücre kültür uygulamaları için ve cilt yapıştırıcılar gelişimi için imal etmek yöntemleri mevcut. İki farklı poly-(dimethyl siloxanes) (PDMS ve yumuşak deri yapıştırıcı (SSA)), kullanılmıştır için biyolojik etkileri ve yapışkanlı özellikleri derinlik soruşturmada. Bileşik filmleri esnek destek katmanı ve yapışkan bir üst kaplama oluşur. Her iki katmanı Doktor blade uygulama tekniği ile imal edilmiştir. Mevcut araştırmada, katman kalınlığı bir fonksiyonu veya Young katsayısı üst tabaka bir varyasyon olarak kompozit filmleri yapışkanlı davranışını soruşturma. Young katsayısı PDMS in Bankası crosslinker karıştırma oranı değişen tarafından değiştirildi. Buna ek olarak, SSA film kalınlığı yaklaşık 320 µm. taramalı elektron mikroskobu için (SEM) yaklaşık 16 µm çeşitli ve optik mikroskobu kalınlığı ölçümleri için kullanılan. Elastomer filmlerin yapışkanlı Özellikler güçlü film kalınlığı, Young katsayısı polimerler ve yüzey özelliklerine bağlıdır. Bu nedenle, yumuşak ve sert yüzeyler sergileyen cam yüzeyler üzerinde bu filmlerin normal yapışma araştırıldı. Çekme-off stres ve iş ayrılık silikon elastomer karıştırma oranına bağlıdır.
Ayrıca, üzerinde bir destekleyici destek katmanı yerleştirilen yumuşak deri yapıştırıcı kalınlığı cilt uygulamaları için yamalar üretmek için çeşitli. Sitotoksisite, yayılmasını önleme ve hücresel yapışma L929 fare fibroblastlar (karıştırma oranı 10:1) PDMS ve (karıştırma oranı 50: 50) SSA filmleri üzerinde yapılmıştır. Biz burada, ilk kez yan yana karşılaştırma iki polimerler üretilen ince bileşik filmlerin göstermiştir ve biyolojik ve yapışkan özelliklerinin incelenmesi mevcut.
Bu protokol için üretim ince elastomer filmlerin detaylı yöntemleri sunulmaktadır. Yaygın olarak kullanılan Doktor blade tekniği ince bileşik film üretimi için kullanılmaktadır. İmalat tekniği polyethylenterephtalate (PET) folyo, büyük ölçekte bu filmlerin sonraki üretim etkinleştirme üzerinde yapıldı. Vurgu bu protokol tekrarlanabilirlik, üretim kompozit filmlerin farklı katmanları ve bileşik yama final biyolojik ve yapışma özelliklerinin belirlenmesi hassas bir değerlendirme olduğunu. Silikon elastomer poly-(dimethylsiloxane) (PDMS) yoğun üretim cilt yapıştırıcılar, havacilik uygulamalar ve ek araştırma alanları1,2,3 de dahil olmak üzere Biyomedikal teknolojisinde kullanılan ,4. Son zamanlarda, yumuşak cilt yapıştırıcılar (SSAs) sözde PDMS, başka bir alt sınıfı olmuştur tanıttı, bağ ve de-bağ nazik cilt için belirli.
Silikon SSAs functionalized vinil elastomerler, benzer polimerler silis5takviye devamsızlık göre farklı vardır. Diğer PDMS, SSA'ın Barcelona'da Young katsayısı geniş bir alanda modülasyonlu cross-linker konsantrasyon veya kuruma süresi6,7,8tarafından adapte edilebilir. Bu değişikliği Young katsayısı silikonlu elastomerler, malzemenin yapışkanlı özellikleri önemli ölçüde etkiler ve ayrıca üstünde yüzey9,10 kültürlü prokaryotik ve ökaryotik hücrelerde derin sonuçları vardır , 11. biyolojik hücresel düzeyde, bu gösterildi, ökaryotik hücreleri sinyal iletim düzeyde bir modülasyon matris esneklik veya kalınlığı yüzey9,10,12 yanıt ,13,14. Bu yüzden, hücre kültür uygulamaları ayarlanabilir mekanik özelliklere sahip polimerlerin geniş bir ilgi var. Önemlisi, özünde düşük yüzey enerji Silikon esaslı elastomerler ökaryotik hücrelerin hücre kültürü için optimal koşullar sağlamaz. Oksijen Plazma tedavidir çekme-off gücünü bir donanım için önde gelen PDMS düşük yüzey enerji geçici olarak artırmak için yaygın olarak kullanılan bir teknik eki, yayılmasını teşvik paralel iken moleküllerin yüzey adsorpsiyon azalma ve Ökaryotik hücreler15,16,17,18yayılması.
Malzeme özelliklerine ek olarak, yüzey topografyası hücresel yapışma ve yapışkanlı etkileşim iki malzeme19,20,21,22arasında büyük ölçüde etkiler. Yüzey pürüzlülüğü iki yüzey arasında iletişim oluşumu üzerinde çeşitli etkileri vardır: azaltma iletişim alanının yüksek elastik enerji etkisi çatlamak yaymayı yapıştırıcı gücü23, değiştirebilirsiniz yanı sıra asperities çevreleyen depolanan 24. İnsan derisi için kendi yapışkan filimler yapışma gelişmekte olan uygulama alanı, Örneğin, yara sosları, ECG elektrotlar fiksasyonu veya diğer taşınabilir elektronik cihazlar25,26,27olduğunu, 28. Öz-yapıştırıcılar ile ilgili olarak yüzey topografyası yapışkanlı performansını ölçmek için normal yapışma ölçümleri8,21' pürüzlülük değişen derecelerde ile cam yüzeylerde kullanılabilir. Burada, iki cam yüzeylerde yapıştırıcı polimer filmler özelliklerini araştırmak için seçilmiştir. İlk, bileşik filmler PDMS destek katman karıştırma oranında PDMS tarafından farklı karıştırma oranı ile kaplı 10-1 ağırlık parçaların ile karakterize. İkinci adımda yapışkanlı bir SSA katman her iki bileşenin miktarda eşit ağırlık ve destekleyici bir PDMS film üstüne film kalınlığı değişen hazırlanmıştır.
Dikkat: Lütfen ilgili tüm malzeme güvenlik bilgi formları (MSDS) kullanmadan önce danışın. Bazı bu protokol için kullanılan kimyasal tahriş edici, akut toksik ve/veya kanserojen vardır. Lütfen tüm uygun güvenlik uygulamaları bu kimyasalların işlerken kullanın. Bu mühendislik (kimyasal dolap) ve kişisel kullanımı içerir koruma araçlar (koruyucu gözlük, eldiven, önlük, tam uzunlukta pantolon ve kapalı-toe ayakkabı). Aşağıdaki yordamlar bölümlerini bir hayvan hücre kültürünü kültürünü içerir. Bu nedenle, belirli Biyogüvenlik yönetmelikleri takip edin. Kimyasal ve biyolojik atık özel ulusal ve kurumsal kurallar ve öneriler göre tasfiye edilmesi gerekiyor.
1. silikon elastomerik ince Film Kompozit yapıların hazırlanması
2. normal yapışma ölçümleri ile farklı yüzey pürüzlülüğü yüzeylerde kullanarak
3. elektron mikroskobu (SEM) ve optik mikroskobu tarama filmler karakterizasyonu
4. biyolojik araştırma
İlk denemelerinde PDMS filmleri değişik kalınlık ve sabit 10:1 oranı karıştırma ile PET filimler (Şekil 1) imal edilmiştir. Destek katman kalınlığı önemli ölçüde etkileyebilir çünkü sertliği ve özellikler tüm bileşik filmlerin, tek filmleri 13 ± 2 µm ve 296 ± 13 µm arasında ilk deneyler işleme (Şekil 1) üretilmiştir. İyi bilinen, polimer filmler Kavurma işlemi büzülme sırasında oluşur. En ince filmler için biz %3.1 ıslak ve tedavi koşulları arasındaki fark % 78 ± gözlenen. En kalın filmler için büzülme %40.9 ± % 2.6 olmuştur (Şekil 1) algıladı.
Bu protokol için sunulan uygulamalarda filmleri--dan evde beslenen hayvan folyo el ile kaldırılması gerekir. Biz özellikle ince film forseps ile başa zordur ve bu işlem sırasında genellikle yok edilir tanıdı. Bu nedenle, biz bir ince poli destekleyici bir katman olarak kaplama-(vinil alkol) etkisini araştırdık. PVA sahip bir yüksek sertlik ve downstream uygulamalarında kendi su çözünürlük nedeniyle kolayca kaldırılabilir. Uygulamalı PVA kaplama yaklaşık 17 µm kalınlığında sahiptir ve bu nedenle üzerinde bu katmanı kaplı PDMS filmler biraz daha ince filmler PVA kaplama (veri gösterilmez) olmadan karşılaştırılır. Özellikle işleme özelliklerini üzerinde odaklanarak, biz sonucuna, yalnızca en ince film evde beslenen hayvan folyo kaldırılması için destekleyici bir PVA film gerektirir.
Yaklaşık 40 µm etkili film kalınlığı tüm diğer deneyler için seçildi. Bileşik film üretimi için PDMS karıştırma oranı 10: 1'den çeşitli 45:1 ve 70:1 ve Doktor blade tekniği (Şekil 2A) ile daha önce polimerli PDMS film üstüne uygulanır. 10:1 oranı dışında farklı filmler açıkça uygun hassas optik mikroskobu tarafından ayırt edilebilir. Mikroskopik analiz için filmler neşterle kes ve bir cam slayt kenarına ekli. Üst tabaka daha yüksek karışım oranları görsel olarak daha parlak destek katmanı (Şekil 2B) 10:1 oranı için karşılaştırıldığında mikroskobik görüntüleri ortaya çıktı. Buna ek olarak, elektron mikroskobu tarama örnekleri yaklaşık 860 X (Şekil 2C) bir büyütmede görüntü için kullanıldı. Aksine 10:1 oranı daha yüksek karışım oranları üretilen iki PDMS film arasında parlaklık açıkça gözlemlenebilir bir fark tanındı. Kesme yordamı işaretleri, SEM resimler (Şekil 2B) görünür bırakır. Bu sonuçlara dayanarak, bileşik filmleri genel ortalama kalınlığı 112 µm ± 5.0 µm (Şekil 2B) yapıldı.
Başka deneylerde bu filmlerin yapışma özellikleri iki farklı cam yüzeylerde (Şekil 3) kullanarak normal kuvvet yapışma ölçüleri ile tespit edilmiştir. 'Pürüzsüz yüzey' bir aritmetik ortalama pürüzlülük R ilebir 0,013 ± 0.0002 µm, bir kaba tepe vadi Rz 0,12 ± 0,004 µm (Şekil 3A), yüzey dokusu sahiptir. Alt katman 2 (GS2, kaba belirlenmiş) 0.338 ± 0.021 (Rbir) µm ve 2.055 ± 0.017 µm (Rz) pürüzlülük değerleri sergilenen (Şekil 3B). Ortalama ile 'yumuşak' yüzey yüzey alanı 'kaba' substrat 6,07 mm2 bir yüzey alanı için 3,2 mm2 süre oldu 2.1.4 elde RADIUS hesapladığı.
Bu iki yüzeylerde ile farklı filmler yapışkanlı davranışını belirledi. İki parametre filmleri yapışkanlı özelliklerini tanımlamak için seçilir: çekme-off stres σmax ve ayrılık WEylülçalışmalarını. Bağlama ve örnek pozisyon de-yapıştırma tüm süreci sırasında s ve normal kuvvet F kaydedilir. Sonuçları bir stres-deplasman eğrisini (Şekil 4) temsil edilir.
Deneysel sonuçlar doğru yorumlanması için belgili tanımlık substrate polimer film yüzeyine doğru hizalamak için önem taşıyor. Ayrıca, ölçüm cihazı makine uyumluluk yerinden düzeltmek için dikkate alınması gerekir. Ölçüm sırasında değil yalnızca örnek, aynı zamanda test cihazın diğer bölgelerinde uygulanan kuvvet davranır. Bu nedenle, her iki yüzeylerde bir cam slayt 13 ± 5 kPa basınç bir stres ile karşı basıldığında. Uyum ölçmek için yük eğrisi dikkate, Yani, kuvvet-deplasman eğri parçası iki yüzeyler nerede tam önyükleme kuvvet ulaşıldığında örnek konuma kadar temas nereden alınır. Karşılıklı eğrinin eğimini makine uygunluk C. eşittir C için hesaplanan değer 0,12 µm/mN olur.
İlk denemede filmleri PDMS farklı karışım oranları ile analiz edildi (Şekil 5). Bileşik filmler için kalınlık ve PDMS 10:1 üretilen destek katmanın karıştırma oranı tutuldu sabit. Üst tabaka kalınlığı da 65 µm değeri ile sabit tutuldu. 109 ± 27,6 kPa en yüksek çekme-off stres düz cam alt katman PDMS 10:1 Film (5A rakam) ile tespit edilmiştir. Karıştırma oranı artış 76.7 ± 17 kPa 45:1 karıştırma oranı için çekme-off stres, bir düşüş ve 41.4 ± 17 kPa 70:1 oranı için yol açar. 22 ± kaba cam yüzey bir çekme-off stres ile 2.2 kPa PDMS 10:1 film tespit edilmiştir. Genel olarak, ayırma çalışmaları arasında her iki cam yüzeylerde, Örneğinkarşılaştırılabilir., 1.4 ± 0,6 J/m2 en ince film elde pürüzsüz yüzey ve 1,84 ± 0.7 J/m2 en ince film ile elde edilen kaba substrat ( ile Şekil 5B).
Ardından, üretim uygulamaları olmuştur hücre kültürü ve cilt uygulamaları için ince filmlerin (Şekil 6) araştırdı. SSA 50: 50 bileşik filmleri üst tabaka üretimi için kullanılmaktadır. 1:10 oranı yaklaşık 40 µm kalınlığında ile karıştırma PDMS destek katmanı olarak kullanılmıştır. Karıştırma oranı sabit tutarken Şekil 5' te tasvir önceki deneyler aksine, üst tabaka kalınlığı, çeşitli (Şekil 6A). SSA, karıştırma oranı 50: 505,8üreticileri öneri kullanarak yapışkanlı özelliklerinde ek yüzeyler için yüksek yüzey pürüzlülüğü, özellikle insan derisi, içeren uygulamalar nedeniyle seçildi. İnsan epidermis yüksek yüzey pürüzlülüğü sahiptir. Yaş bağlı olarak ve anatomik bölge 48 µm ve 71 µm arasında ortalama yüzey pürüzlülüğü Derinlik (RZ) oldu29bildirdi. Güvenli ve yumuşak bir cilt yapışma önemlidir özelliği ventilasyon ya da çok az hassas ciltler için cilt yaşlı yeniden oluşturuluyor. 40 µm, 120 µm, 300 µm için 500 µm arasında değişen farklı ıslak kalınlıklarda uygulanmıştır (Şekil 6A). Islak kalınlığına bağlı olarak, bileşik filmlerin toplam kalınlığı 51 µm ve 344 µm (Şekil 6B) arasında değişir. Sonra kür, kompozit bağlı bir gönüllünün el (Şekil 6C) arkasına doğru. Farklı filmlerin kalınlıkları açıkça cilt (Şekil 6C) pürüzlülüğü adaptasyon özellikleri farklılıklar gösteriyor. İnce filmler (50 µm ve toplam 100 µm kalınlık) kalın film (220 µm ve toplam 340 µm kalınlık) göre cilt kırışıklıkları için adaptasyon yüksek orandaki görüntüleyin. Bu sonuçları, geniş bir yelpazede kalınlıkları bileşik filmleri tam olarak uygulanan Doktor blade tekniği ile üretilebilir gösterir.
Yapışma deneyler Bu bileşik Filmler (Şekil 7) ile yapıldı. SSA en iyi film kalınlığına bağlı olarak, artan film kalınlığı ile çekme-off stres bir azalma gözlemledik. 133 ± 36.6 kPa en yüksek çekme-off kuvvet pürüzsüz yüzey (Şekil 7A) ölçüldü. En düşük çekme-kapalı-stres 18 ± 4 kPa kalın film sert yüzey ile elde edildi. İlginçtir ki her iki yüzeylerde arasında bir karşılaştırma en ince filmler (Şekil 7A) üzerinde 2,7 kat fark ortaya koymaktadır. Artan film kalınlığı ile özellikle kalın filmleri üzerinde dikkat çekici bir fark yoktur observable (Şekil 7A) yapıldı. Pürüzsüz yüzey ile 1.8 ± 0,8 J/m2 toplam kalınlığı yaklaşık 100 µm, sergilenmesi filmde algılandığı ayrılması çalışmalarını izledi tarafından bir film kalınlığı bağımlı düşüş (220 µm kalınlık: 1,6 ± 0,6 J/m2 ve 330 µm: 1.3 ± 0,4 J/m2 (Şekil 7B)). Kaba yüzeyler ile ölçülen ayırma çalışmaları genel olarak biraz kıyasla daha düşük pürüzsüz yüzey (100 µm kalınlık: 1.63 ± 0,6 J/m2; 220 µm kalınlık: 1,1 ± 0,6 J/m2 ve 330 µm: 1.0 ± 0.2 J/m2 (Şekil 7B )).
Ayrıca, dekolmanı mekanizması (Şekil 7C) ölçümleri sırasında kaydedildi. Parmak çatlaklar gibi görünümünü observable kalın filmlerde (Şekil 7C) iken küçük kavitasyon en ince filmde gözlendi.
Ölçümler üretim filmlerinden sonra bir ay içinde gerçekleştirilmiş. Ancak, istikrar ve mekanik özellikleri elastik filmlerin korunması sıcaklık ve nem gibi çevresel faktörler tarafından etkilenebilir. 1.4.3 Protokolü adımda anlatıldığı gibi filmleri Oda sıcaklığı ve nem oranı % 40-65 depolanmıştır. Önlemek için kirlenme ve toz, filmler onlardan plastik Petri yemeklerinde karanlıkta saklanan. Uzun vadeli istikrar, yapışma ölçümleri ve kalınlık tayini SSA araştırmak için 50: 50 filmler yaklaşık dört ay sonra üretim gerçekleştirilmiş. Film kalınlığı, çekme-off stres ve iş ayrılma büyük etkisi sonra saklama algıladı. Örneğin, çekme-off stres bileşik 120 µm SSA ıslak kalınlığı ve 100 µm PDMS ıslak kalınlığı ile üretilen SSA filmlerin 46.6 ± 6 kPa ve ayrılık 1627 ± 592 mJ/m2 çalışmalarını imalat sonra oldu. Yaklaşık dört ay sonra üretim, 48,8 ± 5,4 kPa bir çekme-off stres ve 1666 ± 723 mJ/m2 ayrılması çalışmalarını tespit edilmiştir. Buna ek olarak, kısa bir süre sonra üretim, bu filmlerin toplam kalınlığı 103.3 ± 13,9 µm ve sonra depolama 98,1 ± 9.1 µm.
Daha fazla PDMS 10:1 deneyleri ve toplam kalınlığı yaklaşık 105 µm ile SSA 50: 50 bileşik filmleri kültür yüzeylerde (Şekil 8) hücre olarak kullanılmıştır. Protokol adım numarası 1 üretilen kompozit filmleri kolayca--dan evde beslenen hayvan folyo kaldırıldı ve gerekli boyutları ve geometrik formlar kesti. Ayrıca, ne zaman filmler için bir katı kalarak yüzey için örnek cam, farklı Young'un dönmeler görüntüleme birden çok film yan yana eklenebilir ve hücre kültür plaka tek bir kuyunun yerleştirilmiş. Filmler doğrudan doğruya ezelî bir ek coverslip polistren yüzeye bağlı. Ayrıca, filmler farklı yüzeyler ve tüpler veya yüzük, daha ileri çalışmalar değil geleneksel hücre kültür malzemeleri ile ulaşılabilir etkinleştirme gibi geometrik yapısı adapte olabilir. Şekil 8 ' de tasvir gerçekleştirilen deneylerde bileşik filmleri evde beslenen hayvan folyo üzerinde doğrudan hücre kültür kalıplara yerleştirilmiş veya film--dan evde beslenen hayvan folyo kaldırıldı ve cam kapak fişleri üzerinde yerleştirilir. Deneysel koşullar için bazı polimerler ücretsiz yüzey enerjilerini artırmak için hava plazma ile tedavi edilmiştir. Genel olarak, PDMS plazma tedavi öncesi yaklaşık 115 ° su temas açısı sahip ve yüksek hidrofilik olur (su temas açısı < 30°) arıtması8. Plazma tedavi yüzey biyouyumlu işler ve ökaryotik hücre eki kolaylaştırır. Tedavi süresi ve yoğunluğu bağlı olarak polimer yüzey, pürüzlülük daha yüksek bir düzeyde görüntüleme değişir ve aynı zamanda çatlamak görünebilir. Tedaviden hemen sonra bir hidrofobik kurtarma işlemi görülmektedir. İletişim kuralı adım 4.3.5 altında açıklandığı gibi bir Gonyometre statik su kişi açıları belirlemek için kullanıldı. Bu nedenle, GKD2O için 1 h hava plazma tedaviden sonra verildiğinde polimerler daha sonra analiz edildi. Plazma tedavi su temas açısı önemli ölçüde azaltılmış (PDMS bozulmamış: 117.0 ± 2.2°; SSA bozulmamış: 127.9 ± 5.6°; PDMS plazma: 18.0 ± 7.2°; SSA plazma: 29,3 ± 11,5 °).
Sulu bir montaj katıştırma örnek için orta uygulanmıştır. Herhangi bir zaman noktada tekrar kaldırılacak örnekleri gerekiyorsa, numuneler Petri kabına gecede içeren bir suda yerleştirilebilir. Sonunda, kapak paket fişi ek analiz için kaldırılabilir.
Ek davranışı ve morfoloji PDMS ve SSA 50: 50 bileşik filmlerde 3 gündür tohumlari L929 hücrelerinin belirledi faz kontrast mikroskobu ve Birleşik floresan phalloidin-488 ve Höchst boya 33342 (Şekil 8) ile boyama sonra. Resim alma faz kontrast mikroskobu ile özellikle plazma ile tedavi değil polimerler için önerilir. Bu polimer yüzeyler için zayıf hücresel yapışma nedeniyle tek hücreler veya toplamları kolayca, daha sonraki analiz yöntemleri doğru yorumlanması karmaşık hale getiren ayrılır.
Zavallı ek hücreleri üzerinde bozulmamış polimerler seribaşı görüntülenen ve davranış (8A1 anlamaya ve C1) konfluent monolayer yayılan hücresel tedavi plazma yüzeylerde (8B1 anlamaya ve D1) kültürlü hücreler için gözlenmiştir . Hücresel toplamları ve dekolmanı yüzeyinden daha bozulmamış yüzeylerde öldüğü ilan edildi. Fiksasyon %4 paraformaldehyde ile hücresel toplamları çevre ve sızıntı lamellipodia çıkıntılar bozulmamış PDMS ve SSA 50: 50 bileşik filmlerde (Şekil 8A2 geçiş kaç hücreler olduğu ortaya çıktı sonra aktin filamentleri görselleştirme ve C2, oklar). Hiçbir büyük niteliksel farklılıklar her iki polimer malzemeler karşılaştırma sırasında gözlenen. Bir yan not olarak, görünür bir hücresel toplamları daha az miktarda vardı için PDMS karşılaştırıldığında SSA 50: 50 tarihinde. Ayrıca, SSA 50: 50 yüzeylerde bağlı toplamları (Şekil 8 c 1) daha fazla basık yer aldı. Beklendiği gibi geliştirilmiş hava plazma ile tedavi hücresel eki ve her iki yüzeylerde önemli ölçüde yayılan, dikkat çekici lamellipodia çıkıntılar ve konfluent monolayer (8B rakam2 ve 8D 2) oluşumu için lider.
Karaciğer serbest kültür 3 gün sonra bir göstergesi olarak sitotoksik efekt (Þekil 9A) belirlemek için kullanıldı. Genel olarak, karaciğer düzeyleri % 5 daha az ile her iki polimer malzemeler üzerinde kültürlü hücreler için karşılaştırılabilir olduğunu sitotoksisite (bozulmamış PDMS: 2.8 ± %2.0; bozulmamış SSA 50: 50: 4.5 ± % 3.6; plazma tedavi PDMS: %1,5 3.4 ±; plazma tedavi SSA 50: 50: 3.4 ± % 1.6). Bu sonuçlar her iki elastomerler soruşturma üzerinde odaklanarak daha önce yayımlanmış çalışma sunulan veri için karşılaştırılabilir. 8 daha fazla karaciğer tahlil sonuçlarını doğrulamak için bir trypan mavi dışlama testi gerçekleştirildi. Ayrıca, tüm hücre nüfus nükleer silahların yayılmasına karşı etkinlik (Şekil 9B) farklılıkları görüntülemek için tespit edilmiştir. Genel olarak % 5 daha az Trypan mavi pozitif hücrelerinin sayıldı (bozulmamış PDMS: 2.4 ± %0,3; bozulmamış SSA 50: 50: 3,8 ± %2,5; plazma tedavi PDMS: 0,74 ± % 1.3 plazma tedavi SSA 50: 50: 0.95 ± % 1.6).
Şekil 1: hazırlık poly-(vinyl alcohol) (PVA) PDMS filmleri evde beslenen hayvan folyo kaplı: Evde beslenen hayvan folyo üzerinde değişen kalınlı¤ında PDMS filmleri üretim sürecini tekrarlanabilirlik ve performans(a)işleme belirlemek için uygulandı. Kalınlıkları PDMS filmlerin optik mikroskobu ile 95 ° C'de (B) kür sonra analiz edildi. N = 3 bağımsız olarak üretilen filmler analiz edildi. Her film, üç farklı yerlerde seçilmiş olup, kesme ve her örnek 3 pozisyonlar analiz (k = 27). Hata çubukları standart sapmayı temsil eder. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 2: Kompozit PDMS farklı karışım oranları hazırlanan filmlerin hazırlanması: Bileşik Filmler (bileşen A) tabanının farklı karışım oranları PDMS crosslinker (bileşen B) sergilenmesi Doktor blade tekniği ile imal edilmiştir. PDMS oranları 10:1 (bileşen A:B) oluşan üst tabaka, daha önce tedavi PDMS 10:1 film(a)üstünde tepe-in 45:1 ve 70:1 uygulandı. Sonraki 95 ° C'de kür sonra kalınlık bileşik filmlerin optik mikroskobu (B) ve Tarama elektron mikroskobu (C) tarafından analiz edildi. N = 3 bağımsız deneyler gerçekleştirilen ve optik mikroskobu (D) ile analiz edildi. Her bağımsız imal edilmiş film oluşturmak, üç farklı konumlara seçildi, kesim ve her örnekleri 3 pozisyonlar analiz (k = 27). Hata çubukları standart sapmayı temsil eder. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3: topografik yüzey pürüzlülüğü adezyon ölçümleri için kullanılan iki yüzeylerde belirlenmesi: Farklı yüzey pürüzlülüğü sahip iki cam yüzeylerde karakterize. Yüzeyinin üç boyutlu profilometric analiz 'yumuşak' substrat GS (A1) ve 'zor' substrat GR (B1) gerçekleştirildi. İlgili tek satır eğrileri A2 ve B2 tasvir edilir). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4: normal yapışma ölçüm prensibi: Özel yapı Kur polimer örnekleri yapışma özelliklerini tanımlamak için kullanıldı. Ölçüm Kur (A) tasvir ve ayrıntıları (B) gösterilir. Ölçüm analiz için stres stres zaman eğrisi (C) tespit edilmiştir. Ayrılık iş sson ve s0 (D) arasında stres-deplasman eğrisi bir entegrasyon tarafından tespit edilmiştir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 5: bileşik filmleri yapışma özellikleri PDMS farklı karışım oranları ile belirlenmesi: Çekme-off(a)stres ve iş karıştırma oranları 10:1, 45:1 ve 70:1 PDMS üretilen kompozit Filmler (B) ayrılığı ölçüldü. Analiz için 'yumuşak' bir cam bir Ra sergilenmesi substrat (GS) = 0,013 µm ve bir 'kaba' cam alt katman (GR) ile Rbir µm kullanılmıştır 0.338 =. N = 3 bağımsız olarak üretilen filmler analiz edildi. Her film, iki adet seçilmiş ve her örnek üç farklı pozisyonlar analiz (k = 18). Hata çubukları standart sapmayı temsil eder. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 6: SSA bileşik filmleri ile değişik kalınlık hazırlanması: SSA 50: 50(a)daha önce tedavi PDMS 10:1 film üstüne uygulandı. Bu tabaka 40 500 µm arasında değişen farklı ıslak kalınlıklarda uygulandı ve kür sonra kalınlık optik mikroskobu (B) ile araştırıldı. El ile toplam kalınlığı yaklaşık 100 µm (film #2) filmleri de (C) cilt pürüzlülük için standartlarla uyumlu görüntülenen bir gönüllü arkasına eki filmlerin. Tek katman kalınlığı ve bileşik filmlerin toplam kalınlığı Şekil 6Bgösterilir. Analiz n = 3 bağımsız olarak imal edilmiş örnekleri optik mikroskobu ile ölçülen. Her film, üç farklı yerlerde seçilmiş olup, kesme ve her örnek 3 pozisyonlar analiz (k = 27). Hata çubukları standart sapmayı temsil eder. Ölçek çubuğu 6C olarak tasvir yaklaşık 1 cm. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 7: yumuşak deri yapıştırıcı bileşik filmlerin yapışma özelliklerinin belirlenmesi: SSA ince bileşik filmlerin bir üst tabaka ve PDMS 10: destek katmanı olarak 1 olarak üretildi. İş ayrılık (B) iki farklı cam yüzeylerde ile ölçülen bileşik filmlerin analiz ve üst tabaka kalınlığı 50 ve 330 µm. çekme-off stres arasında(a)çeşitli (bir Rsergileyen bir 'düz' cam alt katman (GS) bir = 0,013 µm ve bir 'kaba' cam alt katman (GR) ile Rbir 0.338 µm =). Örnek resimler dekolmanı mekanizmaları Ciçinde görüntülenir. Veri Analizi n = 3 bağımsız olarak imal edilmiş deneyler analiz. Her film, iki adet seçilmiş ve her örnek üç farklı pozisyonlar analiz (k = 18). Hata çubukları standart sapmayı temsil eder. 7C barlarda ölçek tasvir 0.5 mm. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 8: ince filmler kültürlü L929 fibroblastlar hücresel Morfoloji: L929 fare fibroblastlar PDMS (A1, A2, B1, B2) SSA (C1, C2, D1, D2) üretilen ince filmlerde 3 gündür kültürlü. Hydrophilicity hava plazma tedavisi yapıldı yüzeylerin artırmak için (B1, B2, D1, D2) yapılır. D1 ve D2 ölçek barlarda tasvir 100 µm. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 9: sitotoksisite ve hücresel proliferasyonu belirlenmesi: Sitotoksik efekt ve hücresel proliferasyonu belirlenmesi için PDMS 10:1 ve SSA 50: 50 bileşik filmleri üç gündür L929 hücreleri seribaşı. Laktat dehidrogenaz (karaciğer) sürümü bir karaciğer etkinliği tahlil tarafından tespit edildi ve % 5 daha az ortaya sitotoksisite(a). Toplam cep numarasını yetiştirme dönemi nden sonra Neubauer odası (B) tek hücrelerle sayma Kılavuzu sonra değerlendirildi. N = 3 bağımsız olarak gerçekleştirilen deneyler analiz edildi. Hata çubukları standart sapmayı temsil eder. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Kompozit yapıların tasarım Young katsayısı veya örnekleri kalınlığı gibi malzeme özelliklerine basit ayarlama sağlar. Young katsayısı PDMS, iki bileşenler arasındaki karıştırma oranı değiştirme veya karışımları farklı silikon elastomer30,31kullanarak üretim geniş bir alanda etkin bir şekilde değiştirilebilir. Açıklanan yöntemleri geçerli araştırmada kullanılan PDMS'ın sınırlı değildir, ama özellikle yapışkanlı performans güçlü kullanılan belirli türüne göre değişir. Bu iletişim kuralı içinde önemli bir adım bileşik filimler (Şekil 1) üretim sürecidir. Bu film kalınlığı önemli ölçüde farklı yüzeylerde (Şekil 5 ve Şekil 6) deri de dahil olmak üzere, tarih filmleri yapışma davranışını etkiler gösterilmiştir. Film kalınlığı yanı sıra zaman ve sıcaklık kür işlemi sırasında malzeme özellikleri32etkiler. Bu nedenle, parametre olarak polimer katman kalınlığı dikkatli bir şekilde uyarlanmıştır ve doğrulanmadı gerekir.
İnce filmlerin yapışkanlı özelliklerinin çözümlemenin Ra kadar farklı yüzey pürüzlülük ile iki cam yüzeylerde kullanarak normal kuvvet yapışma ölçüleri ile 0.338 µm (Şekil 3) =. Genel olarak, pürüzlülük yapışma yüzeylerinin, elastik malzeme33,34özellikle önemli ölçüde etkiler. Cam pürüzlülüğü farklı sertliklerin boyutlarda, bu nedenle daha yüksek pürüzlülük değerleri21sergilenmesi yüzeylerde imalatı izin zımpara taşlama tarafından kolayca değiştirilebilir. Buna ek olarak, diğer malzemeler, örneğin epoksi reçine yüzeylerde15,35üretim için kullanılabilir. Bu sunulan Protokolü'nün bir önemli değişiklik strateji olabilir. Örneğin, Eğer farklı yüzey serbest enerji sergilenmesi yüzeylerde gerekli veya belirli Topografyaları gereklidir. Burada, çekme-off stres ve iş ayrılık PDMS ve SSA üretilen ince filmlerin özel olarak oluşturulmuş bir kurulum (makroskopik yapışma ölçüm cihazı (MAD, Şekil 4)) ile analiz edildi. 36 optik uyum substrat ve uç ölçüm sonuçlarının analizi için kritik bir adımdır. Bu nedenle, tilt açı düzeltilmesi mümkün olduğunca kesin Gonyometre ile yapılması gerekiyor. Bu el ile yatay bir kişi elde kadar film yüzeyine temas substrat getirerek yeterli hassasiyetle elde edilebilir.
Geçerli protokol tutun zaman bir saniye (Şekil 5 ve Şekil 7) sabit tutuldu. Özellikle yapışkanlı elastik bir filmi bir kaba substrat yüzey ile performansını incelenmesi için uzantı tutun zaman ek bilgi sağlar. Örneğin, bildirilen8tutun zaman artan stres çekme-off bir artış olmuştur. Geçerli protokol, diğer yöntemlerle gerçekleştirilen ölçümler yanı sıra örneğin kabuğu testleri, yapışma performansı37daha kapsamlı bir soruşturma izin yerine olabilir.
Bileşik Filmler (Şekil 7) farklı film yumuşak deri yapıştırıcı kalınlıkları belirlendi sergilenmesi yapışkanlı özellikleri. Bu film kalınlığı çekme-off stres artış müşteri adayına, bir düşüş gösteren hapsi, yani, substrat çapı ve film kalınlığı, artar38,39 arasındaki oran olarak yayımlanmış veri doğrultusunda bizim sonuçları. . Bu sonuçlar ve Şekil 7' de tasvir veri dayalı, biz yaklaşık 100 µm (yaklaşık 60 µm PDMS film için yaklaşık 40 µm kalınlığında ile uygulanan SSA tabakası kalınlığı) toplam kalınlığı ile bileşik filmleri olumlu yapışma p sergi sonucuna zellikleri pürüzlü yüzeylerde.
Daha sonra biyolojik karakterizasyonu ile ilgili deneyler bozulmamış bileşik filmler gerçekleştirilmiş ve plazma bileşik Filmler (Şekil 8) tedavi. Silikon elastomer tedavisinde plazma yüzeyler ve hücresel eki ve hücresel40,41yayılmasını teşvik hidrofilik özelliklerini artırmak için sık sık uygulanan, çok yönlü bir tekniktir. Silikonlar kendi düşük toksisite ve yüksek biostability için bilinen ama artık monomerleri veya fizyolojik süreçler, ayrıca sitotoksisite42,43için önde gelen etkileyen katalizörler içerebilir. Yapılan deneyler biz gözlemledim daha az içinde karaciğer kullanan bir göstergesi ve bir Trypan mavi dışlama tahlil %5 sitotoksisite. Sunulan protokolü, tüm hücresel nüfus ilişkisi kesildi yüzeye yayılması Analizi (Şekil 9B) analiz formu hücresel toplamları dahil olmak üzere. Bir değişiklik Protokolü'nün daha farklı sonuçlar üretebilir. Her örnek için müstakil hücresel toplamları içeren süpernatant olabilir bir ayrı tepki tüp transfer ve enzimatik polimer yüzeyden kaldırıldı hücreleri ile birlikte değil. Bu yüzeye bağlı hücre tam değerlendirme izin ve sonunda polimerler etkisi hücre adezyon işlemiyle ilgili daha ayrıntılı bir kararlılık ortaya koyuyor. Burada sunulan immunocytochemical yöntemlere ek olarak, hücrelerin protein ifade detaylı bir kantitatif değerlendirilmesi sağlayan immunoblot yöntemlerini ile soruşturma için hasat.
Özet olarak, üretim koşulları uygulamalar Gelişmiş hücre kültür araştırma için ince elastomerik bileşik filmlerin üretimi için kurduk. Ayrıca, bu ince filmler yüksek adaptasyon pürüzlülük, cilt yapıştırıcıların sofistike tasarımı etkinleştirme cilde sahip.
Yazarlar ifşa gerek yok.
Martin Danner örnekleri ve hücre kültür yordamlar kurulması hazırlarken onun yardımını kabul edilmektedir. Yazarlar Biesterfeld Spezialchemie GmbH (Hamburg, Almanya), özellikle Robert Radsziwill sürekli destek ve sohbet için teşekkür etmek istiyorum. Bu sonuçlar için önde gelen araştırma Avrupa Araştırma Konseyi Avrupa Birliği'nin yedinci çerçeve programı (FP/2007-2013) ERC Hibe Sözleşmesi n. 340929 altında fon aldı.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
2-Propanol, 97% | Stockmeier Chemie | 1000452610000 | Isopropanol |
Abrasive diamnod hand pad | Bohle | MO 5007522 | Grit: 220 |
Accutase | Capricorn Scientific | ACC-1B | |
Albumin Fraktion V | Roth | 0163.2 | BSA |
Alexa Fluor 488 Phalloidin | ThermoFischer Scientific | A12379 | highly toxic |
Aquamount | Polysciences | 18606-20 | water soluble mounting medium |
CytoTox-ONE Homogeneous Membrane Integrity Assay | Promega | G7890 | |
DPBS, without Ca2+, Mg2+ | ThermoFischer Scientific | 14190094 | |
Fetal bovine serum gold | GE Health Care Life Science | A15-151 | FBS |
Goniometer OCA35 | Dataphysics | for the determination of the static water contact angle | |
Hoechst Dye 33342 | Sigma-Aldrich | B1155-100MG | bisBenzimide H 33342 trihydrochloride, highly toxic |
Microscope Axiovert 25 | Zeiss | Microscope used for cell culture documentation | |
Microscope Eclipse LV100ND | Nikon | Microscope used for film thickness determination | |
Paraformaldehyde, aqueous solution 16% | Electron Microscopy Sciences | RT 15710 | electron microscopy grade |
penicillin und streptomycin solution | Sigma-Aldrich | P4333-100ML | |
Phenom XL Scanning Electron Microscope (SEM) | Phenom | ||
Poly-(vinyl alcohol) 4-88, MW 31000 | Sigma-Aldrich | 81381-1KG | Mowiol 4-88 |
Poly-dimethyl siloxanes, Sylgard 184 | Dow Corning | (400)000108351397 | PDMS |
RPMI 1640 basal medium | ThermoFischer Scientific | 21875034 | |
soft skin adhesive (SSA) | Dow Corning | (400)000108251792 | MG 7-9800 Soft Skin Adhesive (SSA) |
speed mixer DAC 600.2 VAC-P | Hauschild | ||
stylus profilomter | Zeiss | Model: SURFCOM 1500SD3 | |
Tecan Infinite M200 pro | Tecan | fluorescence plate reader | |
Triton X 100 | Calbiochem | 648466 | |
Trypan Blue solution | Sigma-Aldrich | T8154-100ML | highly toxic |
Trypsin/EDTA solution | PAN-Biotech | P10-023500 | 0.05% Trypsin, 0.02% EDTA in PBS |
UV glue | Bohle | BO MV76002 | medium viscosity |
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