Yazarlar ACC substrat hazırlanması ile teknik yardım için Kelly A. Burke teşekkür etmek istiyorum. Copyright Elsevier (2011). 10.1016/j.biomaterials.2010.12.006: Biyomalzeme yayınlanan makale, Davis KA, ve ark, şekil hafızalı polimer yüzeylerde, Biyomalzeme, DOI Dinamik hücre davranışı geçerli. Bu malzeme Hibe DMR-0907578 sayılı altında NSF tarafından desteklenen iş dayanmaktadır.

1. NOA63, İzotermal UV-Kürleme <ol><li> Özel bir kür odasında bir cam slayt (75 mm x 25 mm x 1 mm), 1 mm kalınlığında Teflon ayırıcı, ve bir alüminyum levha (75 mm x 25 mm x 3 mm) Şekil 1&#39;de gösterildiği gibi kullanılarak geliştirilmiştir. Odasına küçük bağlayıcı klipleri ile birlikte yapılır. </li><li> 18 gauge iğne kullanılarak Teflon ayırıcı bir delikten odasına NOA63 enjekte edilir. NOA63 enjeksiyonu kolaylaştırmak için hafifçe ısıtılır olabilir. </li><li> Oda, 125 ° C ve 5 dakika boyunca üniform bir sıcaklığa ısıtmak için izin sıcak bir tabak koyun. </li><li> Lamba cam yüzeyinden 6.5 cm ile 20 dakika; UV lamba odası (Tablo λ max = 365 nm) NOA63 Ön-kür. </li><li> Sıcak bir jilet kullanarak NOA63 odasına çıkarın. </li><li> 125 sıcak plaka 3 saat 40 m ° C UV ışık altında NOA63 Post-tedavi </li><li> -20 ° C&#39;de kurutulmuş NOA63 Mağaza </li></ol> 2. NOA63 şekli Bellek Karakterizasyonu <ol><li> Bir dambıl örnek hazırlayın boyutları Şekil 2&#39;de gösterildiği gibi özelleştirilmiş bir yumruk (Tablo), sıcak presleme bir tedavi NOA63 filmi. </li><li> Çekme fikstür; dinamik bir mekanik analizörü (DMA) Tablo örnek yükleyin. Program daha sonra aşağıdaki gibi, test prosedürü modu &quot;kontrollü kuvvet&quot; alet ayarlayın: <ol><li> 95.00 az dengeye ° C </li><li> 10.00 dakika için İzotermal </li><li> Rampa kuvvet 0.300 N / dak - 2.500 K </li><li> 5.00 dakika için İzotermal </li><li> Rampa 2.00 ° C / dk - 20,00 ° C </li><li> 10.00 dakika için İzotermal </li><li> Rampa kuvvet 0.300 N / dak 0,015 N </li><li> 5.00 dakika için İzotermal </li><li> Rampa 2.00 ° C / dk - 95,00 ° C </li><li> Tekrar 2-9 iki kez daha adım </li></ol></li></ol> 3. Aktif Hücre Kültürü Substratlar hazırlanması <ol><li> Bireysel örnekleri isothermally tedavi SMP film hazırlanabilir. SMP filmi istenilen örneklem büyüklüğü için bir jilet ile kesin. SMP T g daha yüksek bir sıcaklık modülü azaltmak ve kesme kolaylaştırmak için sıcak bir tabak koyun. </li><li> Geçici şekli farklı şekillerde bir dizi sabit olabilir. Burada geçici bir topografya kabartma ısıtılmış / soğutulmuş plakaları ile bir masa üstü hidrolik pres kullanabilirsiniz. T g üstünde bir sıcaklık plakaları sıcaklığı ayarlayın. </li><li> Bir kabartıcıda kür epoksi vinil kayıt yapıldı. Bu geçici bir şekil paralel oluk üretecektir. Burada kabartıcıda, 35-40 mikron yüksekliğinde üçgen doruklarına ve birbirinden 60 mm geniş aralıklı 80 mikron. Kabartıcıda diğer malzemeler ve farklı topografyalarının ile yapılabilir, ancak kabartma sıcaklığında NOA63 daha sert olmalıdır. SMP örnekleri kabartıcıda aşağı yüz ve basın örnekleri ve kabartıcıda yere yerleştirin. </li><li> Isıtma plakaları ve örnekleri arasında iletişim kurmak ve örnekleri düzgün bir sıcaklığa ulaşmasına izin ~ 5 dakika tutmak için ~ 100 kPa önyükleme uygulayın. </li><li> 1-6 MPa örnekleri uygulayın ve 1 dakika boyunca tutun. 4.7 MPa stres kabartıcıda topografya eksik çoğaltma açar. Üretilen geçici topoğrafya, 25 ila 35 mm yüksekliğinde ve 150 mm genişliğinde doruklarına yuvarlanır vardır. Daha büyük bir stres uygulandığı takdirde SMP kırık. Küçük genlikleri ile topografyalarının tanıtmak küçük gerilmeler uygulayın. </li><li> T g altındaki sıcaklığı azaltın. Burada basın plakaları su soğutma yeteneği kullanın. </li><li> Sıcaklığı T g altında olduğunda, uygulanan kuvvet çıkarın. </li><li> Numuneler -20 ° C&#39;de kurutularak saklanır. Bu koşullar altında saklandığında, vinil kayıt kabartıcıda kabartma örnekleri iki ay sonra daha az genlik kurtarma 1 mikron azalma gözlemledik. </li></ol> 4. Aktif Hücre Kültürü Deney <ol><li> Biyolojik güvenlik kabini (BSC) UV ışık örnekleri sterilize etmek için kullanılır. Örnekleri steril yemekler kapakları olmadan yüz aşağı ve 6 saat boyunca BSC UV ışığı açmak düzenleyin </li><li> Çevir örnekleri yeni steril yemekleri yüzü yukarı. 6 saat BSC UV ışığı açın </li><li> Örnekleri artık hücreleri ile kaplama önce nispeten istikrarlı bir devlet dengelenmiş olması gerekir. 96 plaka örnekleri yerleştirin ve 150 tam büyüme orta ul ekleyin. </li><li> İstenen kısmi toparlanma ulaşana kadar% 5 CO 2 ile 30 ° C inkübatör tabak koyun. Burada 30 saat hücreleri hizalamak için yeterince büyük genlik örnekleri üretmek için kullanır. </li><li> Örnekleri artık hücreleri ile kaplı olabilir. Yeni bir 96 plaka örnekleri yerleştirin. </li><li> Örnekleri hücre çözümü 150 ul ekleyin. Burada izole hücreler (genellikle diğer hücreler ile temas halinde değil) elde etmek için 20.000 hücre / ml C3H/10T1/2 fare embriyonik fibroblastlar. </li><li> Hücreleri, 9.5 saat boyunca 30 ° C inkübatör, yer takın ve geçici topoğrafya yaymak için izin vermek için </li><li> Tahlil hücre morpholgeçiş öncesi ogy, örnekleri kaldırmak ve boyama ve örnekleri floresan görüntüleme. Bu malzeme, UV ve görünür çoğu yoluyla otofloresans sergiler. Alexa Fluor 647 olarak spektrumun uzak kırmızı sonunda Fluorophores arka plan azaltmak için tavsiye edilir. </li><li> Kurtarmak için numuneler tetiklemek için, 37 ° C inkübatör plakası taşımak ve yeni bir topoğrafya, morfoloji adapte hücreleri kurtarmak ve izin için malzeme sağlamak için 19 saat süreyle kültür devam ediyor. </li><li> Örnekleri çıkarın ve uygun bir leke (ipliksi aktin görüntüleme için Phalloidin) ve görüntüleme yöntemleri uygulayabilirsiniz. </li></ol> 5. Temsilcisi Sonuçlar: NOA63 Kürlenmiş Şekil 3&#39;te gösterildiği gibi mükemmel bir şekil hafıza özellikleri olan bir saydam camsı katı. Bu durumda malzeme yukarıda Protokolü 1 kür ve 51.1 yeknesak bir T g gösterir ° C (E damla başlangıcından itibaren belirlenen). 20 boşalttıktan sonra gerginlik büyük bir yüzdesini tespit edildi, bu tek yönlü şekil hafızalı döngüleri (ısıtma, deforme, Şekil 3, soğutma, kurtarma) ° C, 89.3 sabitleme oranı 15 (R f) karşılık gelen görülmektedir % (üç kür üzerinden ortalama R r aşağıda aynı). Sabit gerilme ısıtma sırasında görece küçük bir sıcaklık aralığında% 84.4 geri kazanım oranı (R r) iyileşti . Tüm kıvrımlarını birbirleri ile hemen hemen tam olarak takip bakımından Ayrıca, şekil bellek performansı, üç kür bozulma gösterdi. NOA63 üretici hazır, çünkü bu protokolde kullanılan ve photoinitiator ile kolayca tedavi solvent içermeyen prepolimer olarak temin edilmiştir. Bununla birlikte, bileşimi tedarikçi tarafından açıklanmaz. Bu, yüksek hücre eki ve canlılığı izin bulundu. Son olarak, geçiş sıcaklığı iki hücre uyumlu sıcaklıklar arasında anlamlı bir büyüklük kurtarma izin ayarlanmış olabilir. Geçiş sıcaklığı, hücre kültürü ile uyumlu olup olmadığını ve hücre yapışması ve canlılığı desteklemek durumunda diğer polimer sistemlerin sayısı da bu protokol ile kullanılabilir. Geçici topoğrafya (oluklar) genliği zamanla azalır 30 ° C 30 ° C&#39;de 30 saat, genlik ~% 50 (Şekil 4, zaman 0) 16 düşürüldü. Sonraki 9.5 saat boyunca başka bir% 10 azaltır Kurtarma sıcaklık 37 artırarak tetiklendiğinde ° C, genlik, 9.5 saat içinde% 0.5 &#39;i ilk genlik azaltır Kabartıcıda ve 4.9 MPa kabartma stres için, bu, neredeyse düz bir yüzeye 13 mikron oluk fonksiyonel bir değişime tekabül etmektedir. Aktif hücre kültürü yüzeylerin kullanımı ile kontrol edilen bir hücre davranış bir örnek, hücre iskeleti organizasyonunda bir değişikliktir. Kurtarma tetiklenir önce geçici oluklu yüzeylerde, aktin mikrofilamentler oluklara (Şekil 5a) 16 doğrultusu boyunca hizalayın. Mikrofilamentler sıcaklık artışı ile kurtarma sonra, yeniden düzenlenmiş ve rastgele odaklı. Kontrol numuneleri statik oluklar veya düz bir yüzey statik bir sıcaklık artışı (Şekil 5b, c) sonra yeniden yoktur. <img src="/files/ftp_upload/2903/2903fig1.jpg" alt="Şekil 1"/> Şekil 1: Şematik NOA63 için kür odasına. Kesit görünümü (solda) ve cam kapak (sağ) olmadan yukarıdan aşağı bir görünüm. <img src="/files/ftp_upload/2903/2903fig2.jpg" alt="Şekil 2"/> Şekil 2: Toplu şekil hafızalı karakterizasyonu için kullanılan dambıl geometri W: genişliği dar bölümünün uzunluğu, G: ölçü boyu, WO: genişlik genel, ÖÇ: toplam uzunluk, D: çeneler, R arasındaki mesafe dar kesitli, L: fileto yarıçapı ve RO: dış yarıçap. <img src="/files/ftp_upload/2903/2903fig3.jpg" alt="Şekil 3"/> Şekil 3: tek bir kür NOA63 toplu tek yönlü şekil hafızalı, 3 kez (yıldız deneysel başlangıçlı gösterir) tekrarladı. Polimer, bir yıldız işareti ile gösterilir noktada geçici bir şekli tanımlamak için bir stres uygulanarak ısıtılır ve daha sonra deforme olur. Bu gerginlik sabit tutulur ve sıcaklık, polimer T g aşağıdaki geçici şeklini düzeltmek için azalmıştır . Sıcaklık sonra artmış, ve geçici bir gerginlik azalır malzemenin kalıcı şekil kurtarır. <img src="/files/ftp_upload/2903/2903fig4.jpg" alt="Şekil 4"/> Şekil 4: SMP kurtarma, hücre kültürü ile uyumlu sıcaklıklarda tetiklenebilir . Genliği 25.6 ± 0.8 mikron aşağıdaki kabartma rec mevcut± 1.5 mm, 30 - 30 saat dengeleme sonra 12,6 &#39;overed ° C (0, siyah daireler). Numuneleri 37 ° C inkübatör (9,5 saat) taşındı sonra, genlik, 3.5 saat içinde 1.1 ± 0.2 mikron iyileşti Genlik ~ 0.3 ± 9.5 saat içinde 0.1 mikron ve son 9,5 saat boyunca saptanabilir azalma gözlenmiştir (kırmızı üçgen) iyileşti. Hata çubukları, bir standart sapma (n = 4-6) temsil eder. İzler temsili numuneler profilometrisi taramaları temas halindedir. <img src="/files/ftp_upload/2903/2903fig5.jpg" alt="Şekil 5"/> Şekil 5: Hücre aktin hücre iskeletinin topografik geçiş yeniden düzenler kabartmalı yüzeylerde Phalloidin ile boyanmış hücreler, Konfokal görüntüleri önce oluk yönde geçiş ve sıcaklık artışı (beyaz ok) ile uyumlu mikrofilamentler göstermektedir. Mikrofilamentler geçişten sonra, rastgele odaklı yeniden düzenlemiş bulunmaktayım b, düz kontrolü yüzeylerde Hücreler&#39;i sıcaklık artışı öncesi ve sonrasında rastgele odaklı mikrofilamentler c, yivli kontrol yüzeylerde Hücreler, sıcaklık artışı öncesi ve sonrasında oluk yönde hizalanır mikrofilamentler göstermektedir . Ölçek çubuğu 100 mikron. İzler Şekil 4&#39;te gibi.

<ol>
	<li>Liu, C., Qin, H., Mather, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+progress+in+shape-memory+polymers.">Review of progress in shape-memory polymers.</a> J. Mater. Chem. 17, 1543-1543 (2007).</li><li>Mather, P. T., Luo, X. F., Rousseau, I. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape+Memory+Polymer+Research.">Shape Memory Polymer Research.</a> Annu. Rev. Mater. Res. 39, 445-445 (2009).</li><li>Lendlein, A., Kelch, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape+Memory+Polymers.">Shape Memory Polymers.</a> Angew. Chem. Int. Edit. 41, 2034-2034 (2002).</li><li>Ratna, D., Karger-Kocsis, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+shape+memory+polymers+and+composites:+a+review.">Recent advances in shape memory polymers and composites: a review.</a> J. Mater. Sci. 43, 254-254 (2008).</li><li>Rousseau, I. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Challenges+of+shape+memory+polymers:+A+review+of+the+progress+toward+overcoming+SMP's+limitations.">Challenges of shape memory polymers: A review of the progress toward overcoming SMP's limitations.</a> Polym. Eng. Sci. 48, 2075-2075 (2008).</li><li>Pelham, R. J., Wang, Y. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+locomotion+and+focal+adhesions+are+regulated+by+substrate+flexibility.">Cell locomotion and focal adhesions are regulated by substrate flexibility.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 94, 13661-13661 (1997).</li><li>Addae-Mensah, K. A., Kassebaum, N. J., Bowers, M. J., Reiserer, R. S., Rosenthal, S. J., Moore, P. E., Wikswo, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+flexible,+quantum+dot-labeled+cantilever+post+array+for+studying+cellular+microforces.">A flexible, quantum dot-labeled cantilever post array for studying cellular microforces.</a> Sensor Actuat. a-Phys. 136, 385-385 (2007).</li><li>du Roure, O., Saez, A., Buguin, A., Austin, R. H., Chavrier, P., Siberzan, P., Ladoux, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Force+mapping+in+epithelial+cell+migration.">Force mapping in epithelial cell migration.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 102, 2390-2390 (2005).</li><li>Lam, T., Clem, W. C., Takayama, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reversible+on-demand+cell+alignment+using+reconfigurable+microtopography.">Reversible on-demand cell alignment using reconfigurable microtopography.</a> Biomaterials. 29, 1705-1705 (2008).</li><li>Stevens, M. M., George, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exploring+and+engineering+the+cell+surface+interface.">Exploring and engineering the cell surface interface.</a> Science. 310, 1135-1135 (2005).</li><li>Tan, L., Tien, J., Pirone, D. M., Gray, D. S., Bhadriraju, K., Chen, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cells+lying+on+a+bed+of+microneedles:+an+approach+to+isolate+mechanical.">Cells lying on a bed of microneedles: an approach to isolate mechanical.</a> 100, 1484-1484 (2003).</li><li>Teixeira, A. I., Nealey, P. F., Murphy, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Responses+of+human+keratocytes+to+micro-+and+nanostructured+substrates.">Responses of human keratocytes to micro- and nanostructured substrates.</a> J. Biomed. Mater. Res. A. 71A, 369-369 (2004).</li><li>Yang, M., Sniadecki, N., Chen, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Geometric+Considerations+of+Micro-+to+Nanoscale+Elastomeric+Post+Arrays+to+Study+Cellular+Traction+Forces.">Geometric Considerations of Micro- to Nanoscale Elastomeric Post Arrays to Study Cellular Traction Forces.</a> Adv. Mater. 19, 3119-3119 (2007).</li><li>Zhao, Y., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+Mechanics+Study+in+Cardiac+Myocytes+Using+PDMS+Pillars+Array.">Cellular Mechanics Study in Cardiac Myocytes Using PDMS Pillars Array.</a> Sensor Actuat. a-Phys. 125, 398-398 (2006).</li><li>DiOrio, A. M., Luo, X., Lee, K. M., Mather, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Functionally+Graded+Shape+Memory+Polymer.">A Functionally Graded Shape Memory Polymer.</a> Soft Matter. 7, 68-68 (2011).</li><li>Davis, K. A., Burke, K. A., Mather, P. T., Henderson, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+cell+behavior+on+shape+memory+polymer+substrates.">Dynamic cell behavior on shape memory polymer substrates.</a> Biomaterials. 32, 2285-2285 (2011).</li></ol>

NOA63 T g kolayca kür sıcaklığı ile kontrol edilebilir. Biz, uyumlu bir hücre aralığında tetiklenebilir SMP substratlar oluşturmak için bu kullanılır. NOA63 kuru T g düşürür su plastikle, bu nedenle 125 ° C, 30 ve 37 ° C arasında ıslak Tg aralığı taşımak için kür tarafından kuru T g arttı Göstermiştir aktif hücre kültürü substratlar hücre davranışını kontrol edebiliyoruz. Microfilament yeniden yapılanma sonuçları ko...

<table border="1"><tbody><tr><td> Reaktif ya da enstrüman Adı </td><td> Şirket </td><td> Katalog numarası </td><td> Yorumlar (isteğe bağlı) </td></tr><tr><td> NOA63 </td><td> Norland Ürünler Inc. </td><td> NOA63 </td><td> Lot sayısı 111 </td></tr><tr><td> Dogbone Punch </td><td> TestResource, Inc. Shakopee, MN </td><td></td><td> Ölçekli aşağı Tip IV dogbone (ASTM D638-03) </td></tr><tr><td> Benchtop Hidrolik Press </td><td> Oymacı </td><td> 3851 </td><td></td></tr><tr><td> C3H10T1 / 2 Fare Embriyonik Fibroblastlar </td><td> ATCC </td><td> CCL-226 </td><td></td></tr><tr><td> Biyolojik Güvenlik Kabini </td><td> Thermo Fisher </td><td> 1357 </td><td></td></tr><tr><td> UV Lambası </td><td> Spectroline </td><td> SB-100PC </td><td></td></tr><tr><td> Dinamik Mekanik Analyzer (DMA) </td><td> TA Instruments, Inc. </td><td> Q800 </td><td></td></tr><tr><td> Ters Floresan Mikroskobu </td><td> Leica </td><td> Leica DMI 4000B </td><td></td></tr><tr><td> Konfokal Lazer Tarama Mikroskobu </td><td> Zeiss </td><td> EKK 710 </td><td> 20x/0.8 NA hava veya 40x/1.30 NA petrol hedefi </td></tr></tbody></table>

shape memory polymers for active cell culture

Şekil hafızalı polimerler (TPF) sabit, geçici bir şekil ısı 1-5 gibi bir uyarıcı başvurusu üzerine önceden belirlenmiş bir kalıcı şekil değiştirme yeteneği var &quot;akıllı&quot; malzemelerin bir sınıf . Tipik bir şekil hafızalı döngüsü, SMP, geçiş sıcaklığı, T trans [ya da erime sıcaklığı (T m) veya cam geçiş sıcaklığı (T g)] daha yüksek bir yüksek sıcaklıkta deforme olur . Deformasyonu, elastik ve ağırlıklı olarak oluşturan ağ zincirleri (kauçuk elastisite teorisi aşağıdaki) konformasyonel entropi azalmaya yol açar. Dış gerginlik ya da stres sabit korurken, deforme SMP sonra trans, T altındaki bir sıcaklıkta soğutulur. Soğutma sırasında, daha katı bir devlet (yarı-kristal veya camsı), kinetik tuzakları ya da &quot;donar&quot; makroskopik şekli tespit önde gelen bu düşük-entropi devlet malzeme için malzeme geçişler. Şekil kurtarma stressiz (kısıtlamasız) koşulu altında sürekli T trans yoluyla malzeme ısıtma ile tetiklenir. Ağ zincirleri (kazanmış hareketlilik), termodinamik olarak tercih edilen, maksimum entropi durumu, kalıcı şekil geçici şekil maddi değişiklikler için dinlenmek için izin vererek. Hücreler, kendi çevresini saran havadan 6 mekanik özellikleri ölçme yeteneğine sahiptir . Mekanizmaları yoluyla mekanik hücreler ve fiziksel çevre kontrol hücre davranış arasındaki etkileşimleri aktif araştırma alanları. Tanımlanan topografya Substratlar bu mekanizmaların soruşturma güçlü bir araç olarak ortaya çıkmıştır. Mesoscale, microscale ve substrat topografya nano ölçekli desen hücre hizalama, hücre tutunması ve hücre çekiş güçleri 7-14 doğrudan gösterilmiştir. Bu bulgular, kontrolü ve testi, hücre kültürü sırasında hücreler ve onların fiziksel çevre arasındaki mekanik etkileşimleri taban topografyası için bir potansiyel altını var, ama bugüne kadar kullanılan substratlar genelde pasif olmuş ve kültürü içinde önemli bir değişiklik programlanmış olamazdı. Bu fiziksel staz kültür hücreleri kontrol etmek için topografik yüzeylerin potansiyeli sınırlıdır. Burada, aktif hücre kültürü (ACC) SMP substratlar, substrat topografya ve deformasyon programlanmış kontrolü sağlamak için yüzey şekil hafızalı istihdam tanıtıldı. Bu yüzeyler, geçici bir yivli topografya ikinci, neredeyse düz bir hafızaya topografya geçiş yeteneği göstermektedir. Topografya Bu değişiklik, standart hücre kültürü koşullar altında hücre davranışını kontrol etmek için kullanılabilir.

Watch this Scientific Journal Video about Shape Memory Polymers for Active Cell Culture at JoVE.com

Shape Memory Polymers for Active Cell Culture

Hücre kültürü substratlar kültür sırasında topografya değiştirme yeteneği geliştirmek için bir yöntem açıklanmıştır. Bu yöntem, kalıcı bir şekil ezberlemek yeteneğine sahip şekil hafızalı polimerler olarak bilinen akıllı malzemelerin kullanımını sağlar. Bu konsept, malzeme ve uygulamaları geniş bir yelpazede uyarlanabilir.

Aktif Hücre Kültürü Şekil Bellek Polimerler

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 ...

shape-memory-polymers-for-active-cell-culture

Research

JoVE Journal

Bioengineering

13.4K Görüntüleme.  Syracuse Biomaterials Institute. Hücre kültürü substratlar kültür sırasında topografya değiştirme yeteneği geliştirmek için bir yöntem açıklanmıştır. Bu yöntem, kalıcı bir şekil ezberlemek yeteneğine sahip şekil hafızalı polimerler olarak bilinen akıllı malzemelerin kullanımını sağlar. Bu konsept, malzeme ve uygulamaları geniş bir yelpazede uyarlanabilir.

Video: Shape Memory Polymers for Active Cell Culture

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.

Mekanik Dinamik Hücre Kültürü için Microfabricated platformlar

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

Biyomühendislik

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.

İnsan Hücre Kültürü Döner Hücre Kültür Sistemleri: Bir Model Olarak İnsan trofoblast Hücreleri

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-Boyutlu Hücre Kültürü için Self-raporlama iskeleleri

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.

Önceden Tasarlanmış Boyut ve Şekle Sahip Polimerik ve Biyohidred Elyafların Mikroakışkan İmalatı

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.

Zehirli İnhale Kimyasal Test in vitro Hücre Kültürü Modeli

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.

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.

Bir Biyoaktif, PCL-temelli &quot;Kendinden uydurma&quot; Shape Memory Polymer İskele imalatı

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.

Konjuge Polimerler tarafından Hücreler Elektrik Etkinliği Yaşam Optik Kontrol

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.

Tıbbi Cihazlar Bakterilerin yüksek verimlilik Kimlik Savar Polimerler

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

Light-mediated Formation and Patterning of Hydrogels for Cell Culture Applications

Click chemistries have been investigated for use in numerous biomaterials applications, including drug delivery, tissue engineering, and cell culture. In particular, light-mediated click reactions, such as photoinitiated thiol&#8722;ene and thiol&#8722;yne reactions, afford spatiotemporal control over material properties and allow the design of systems with a high degree of user-directed property control. Fabrication and modification of hydrogel-based biomaterials using the precision afforded by light and the versatility offered by these thiol&#8722;X photoclick chemistries are of growing interest, particularly for the culture of cells within well-defined, biomimetic microenvironments. Here, we describe methods for the photoencapsulation of cells and subsequent photopatterning of biochemical cues within hydrogel matrices using versatile and modular building blocks polymerized by a thiol&#8722;ene photoclick reaction. Specifically, an approach is presented for constructing hydrogels from allyloxycarbonyl (Alloc)-functionalized peptide crosslinks and pendant peptide moieties and thiol-functionalized poly(ethylene glycol) (PEG) that rapidly polymerize in the presence of lithium acylphosphinate photoinitiator and cytocompatible doses of long wavelength ultraviolet (UV) light. Facile techniques to visualize photopatterning and quantify the concentration of peptides added are described. Additionally, methods are established for encapsulating cells, specifically human mesenchymal stem cells, and determining their viability and activity. While the formation and initial patterning of thiol-alloc hydrogels are shown here, these techniques broadly may be applied to a number of other light and radical-initiated material systems (e.g., thiol-norbornene, thiol-acrylate) to generate patterned substrates.

We describe a sequential process for light-mediated formation and subsequent biochemical patterning of synthetic hydrogel matrices for three-dimensional cell culture applications. The construction and modification of hydrogels with cytocompatible photoclick chemistry is demonstrated. Additionally, facile techniques to quantify and observe patterns and determine cell viability within these hydrogels are presented.

Hücre Kültürü Uygulamaları için Hidrojeller Işık aracılı Oluşumu ve Desenlendirme

Click chemistries have been investigated for use in numerous biomaterials applications, including drug delivery, tissue engineering, and cell culture. In ...

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 Hücre Kültürü için Pulmoner Ekstrasellüler Matrix Ayarlanabilir Hidrojellerinin

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