Name: synthesis of biocompatible liquid crystal elastomer foams as cell scaffolds for 3d spatial cell cultures
Uploaded: 2017-04-11T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of Biocompatible Liquid Crystal Elastomer Foams as Cell Scaffolds for 3D Spatial Cell Cultures at JoVE.com

Los autores desean agradecer a la Universidad Estatal de Kent (beca de investigación en colaboración y apoyo a la Iniciativa de Medicina Regenerativa en Kent State - ReMedIKS) por el apoyo financiero de este proyecto.

NOTA: Los siguientes pasos para la preparación de espuma como LCE 3D utilizando el copolímero de bloques en estrella 3-brazo se muestran en la Figura 1. Para la caracterización por resonancia magnética nuclear (RMN), los espectros se registran en cloroformo deuterado (CDCl3) a temperatura ambiente en un espectrómetro Bruker DMX instrumento 400-MHz e internamente referencia picos residuales a 7,26. Transformada de Fourier de infrarrojos espectros (FT-IR) se registran usando ...

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elastómeros cristalinas líquidas han sido recientemente estudiado como andamios celulares biocompatibles debido a su capacidad de respuesta estímulos. Ellos han demostrado ser plataformas ideales como andamios celulares. Sin embargo, un factor importante a tener en cuenta en la preparación y el diseño de un nuevo andamiaje LCE es la porosidad. La incorporación de los sólidos lixiviables 23 o gases no siempre resulta en la porosidad homogénea o poros totalmente interconectados. El uso de u...

Hay varios ejemplos de materiales sintéticos biológicos y biocompatibles diseñado para su aplicación en estudios de células y para la regeneración de tejidos con el objetivo de fijación y proliferación 1, 2, 3, 4, 5 de la célula. Ha habido unos pocos ejemplos de materiales biocompatibles, conocidos como elastómeros de cristal líquido (LCE), que podrían responder a los estímulos externos con anisotrópico molecular ordenar 6, 7. LCE son materiales estímulos-respuesta que combinan las propiedades mecánicas y elásticas de los elastómeros con la funcionalidad óptica y ordenamiento molecular de los cristales líquidos 8, 9. LCE pueden experimentar cambios de forma, la deformación mecánica, comportamiento elástico, y propiedades ópticas en respuesta a stim externosuli (es decir., calor, estrés, luz, etc.) 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16. Estudios anteriores han demostrado que los cristales líquidos (CL) pueden detectar el crecimiento y la orientación de células 4, 17. Es posible entonces asumir que las LCE pueden ser adecuados para aplicaciones biológica y médicamente relevantes, incluyendo andamiaje celular y alineación. Hemos informado anteriormente de la preparación de esmécticas películas biocompatibles, biodegradables, moldeados a presión, y LCE delgadas que ofrece un &quot;tipo de queso suizo&quot; morfología porosa 6, 18. También preparamos LCE biocompatibles nemáticos con morfología globular como andamios para el crecimiento celular 19 &lt;sup&gt; 20. Nuestro trabajo se ha dirigido a la sintonía de las propiedades mecánicas de los materiales para que coincida con las del tejido de interés 21. Además, estos estudios se centran en la comprensión de las interacciones célula-elastómero, así como la respuesta celular cuando los elastómeros están sujetos a los estímulos externos. Los principales retos fueron en parte para adaptar la porosidad de las LCE para permitir la unión celular y permeación a través de la matriz de elastómero y para un mejor transporte de masa. La porosidad de estas películas delgadas 6 permitido para la permeación celular a través de la mayor parte de la matriz, pero no todos los poros eran totalmente interconectada o tenía un tamaño más regular (homogénea) poro. a continuación, se informó sobre biocompatibles elastómeros LCE nemáticos con morfologías globulares. Estos elastómeros nemáticos permitidos para la fijación y proliferación de células, pero el tamaño de poro variaron solamente a partir de 10-30 micras, lo que impidió o limitado el uso de estoselastómeros con una amplia variedad de líneas de células de 19, 20. El trabajo previo de Kung et al. relativa a la formación de espumas de grafeno utilizando una plantilla de metal &quot;sacrificial&quot; mostró que la espuma de grafeno obtenido tenía una morfología porosa muy regular dictada por la plantilla de metal elegido 22. Esta metodología ofrece un control total de la porosidad y tamaño de poro. Al mismo tiempo, la maleabilidad y flexibilidad de la plantilla de metal permiten la formación de una plantilla diferente da forma antes de la preparación de espuma. Otras técnicas, tales como la lixiviación de la materia 23, de plantillas gas 24, o fibras electro-hilado 25, 26 también ofrecen el potencial para la preparación de materiales porosos, pero son más tiempo y, en algunos casos, el tamaño de poro está limitado a sólo unos pocos micrómetros. Espuma-como las LCE 3D prepararon usando plantillas de metal permiten una carga de la célula superior; una tasa de proliferación mejorada; co-cultivo; y, por último pero no menos importante, una mejor gestión de transporte de masa (es decir, los nutrientes, gases y desechos) para asegurar el desarrollo del tejido completo 27. LCE 3D similares a espuma también parecen mejorar la alineación de celdas; esto es más probable en relación con los colgantes LC detección de crecimiento celular y la orientación de la celda. La presencia de restos de LC en el LCE parece mejorar la alineación de células con respecto a la localización de células dentro del andamio LCE. Las células se alinean dentro de los puntales de la LCE, mientras que no se observa ninguna orientación clara donde los puntales se unen (uniones) 27. En general, nuestra plataforma de andamio celular LCE como un medio de soporte celular ofrece oportunidades para sintonizar la morfología de elastómero y las propiedades elásticas y dirigir específicamente la alineación de los tipos de células (individuales) para crear un pedido, arreglos espaciales océlulas F similares a los sistemas vivos. Además de proporcionar un andamio capaz de sostener y dirigir el crecimiento celular a largo plazo y la proliferación, las LCE también permiten para los experimentos dinámicos, donde la orientación de células y las interacciones pueden ser modificados sobre la marcha.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="723">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:291px;">1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltriethoxysilane</td>
			<td style="width:148px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:132px;">L16606</td>
			<td style="width:153px;">Silanizing agent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">2-bis(4-hydroxy-cyclohexyl)propane</td>
			<td>TCI</td>
			<td><a href="http://www.tcichemicals.com/eshop/en/us/commodity/B0928/">B0928</a></td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">2-chlorohexanone&#160;</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>A18613</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">2-heptanone&#160;</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>W254401</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">2-propanol&#160;</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>278475</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">3-chloroperbenzoic acid, m-CPBA</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>273031</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">4-dimethylaminopyridine</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>A13016</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">4&#39;,6-diamidino-2-phenylindole, DAPI&#160;</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>D1306</td>
			<td>Nuclear Stain</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">5-hexynoic acid&#160;</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>B25132-06</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Acetic acid</td>
			<td>VWR</td>
			<td>36289</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Acetone</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>34850</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Alcohol 200 proof ACS Grade&#160;</td>
			<td>VWR</td>
			<td>71001-866</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Benzene</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>AA33290</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">&#949;-caprolactone&#160;</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>A10299-0E</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Chloroform</td>
			<td>VWR</td>
			<td>BDH1109</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Cholesterol</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>C8503</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Chromium(VI) oxide</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>232653</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Copper (I) iodide</td>
			<td>Strem Chemicals</td>
			<td>100211-060</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">D,L-Lactide&#160;</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>L09026</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Dichloromethane</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>320269</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Diethyl ether&#160;</td>
			<td>Emd Millipore</td>
			<td>EX0190</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">N,N-Dimethylformamide</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>270547</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Dulbecco&#8217;s modified Eagle medium, DEME&#160;</td>
			<td>CORNING Cellgo</td>
			<td>10-013</td>
			<td>Cell Media</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ethanol</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>33361</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Formaldehyde&#160;</td>
			<td>SIGMA Life Science</td>
			<td>F8775</td>
			<td>Fixative</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Fetal bovine serum, FBS&#160;</td>
			<td>HyClone</td>
			<td>SH30071.01</td>
			<td>Media Component</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Filter paper, Grade 415, qualitative, crepe</td>
			<td>VWR</td>
			<td>28320</td>
			<td>Filtration</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Glycerol</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>G5516</td>
			<td>Central node (3-arm)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Hexamethylene diisocyanate, HDI</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>52649</td>
			<td>Crosslinker</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Iron(III) chloride&#160;</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>12357</td>
			<td>Etching agent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Isopropyl alcohol</td>
			<td>VWR</td>
			<td>BDH1133</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Methanol</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>L13255</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">N,N&#39;-dicyclohexylcarbodiimide</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td>D80002</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">N,N-Dimethylformamide</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>270547</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Nickel metal template</td>
			<td>American Elements</td>
			<td>Ni-860</td>
			<td>Foam template</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Neuroblastomas cells (SH-SY5Y)</td>
			<td>ATCC</td>
			<td>CRL-2266</td>
			<td>Cell line</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Penicillin streptomycin&#160;</td>
			<td>Thermo SCIENTIFIC</td>
			<td>15140122</td>
			<td>Antibiotics</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Polyethylene glycol 2000, PEG</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>B22181</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium azide&#160;</td>
			<td>VWR</td>
			<td>97064-646</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium bicarbonate</td>
			<td>AMRESCO</td>
			<td>865</td>
			<td>Drying salt</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium chloride</td>
			<td>BDH</td>
			<td>BDH9286</td>
			<td>Drying salt</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium phosphate dibasic heptahydrate</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S-374</td>
			<td>Drying salt</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium phosphate monobasic monohydrate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>S9638</td>
			<td>Drying salt</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium sulfate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>239313</td>
			<td>Drying salt</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Tetrahydrofuran</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>41819</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Thiosulfate de sodium</td>
			<td>AMRESCO</td>
			<td>393</td>
			<td>Drying salt</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Tin(II) 2-ethylhexanoate</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td>S3252</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Toluene&#160;</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>22903</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Triethylamine</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>471283</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Trypsin&#160;</td>
			<td>HyClone</td>
			<td>SH30042.01</td>
			<td>Cell Detachment</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Olympus FV1000</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis of biocompatible liquid crystal elastomer foams as cell scaffolds for 3d spatial cell cultures

A continuación, presentamos una preparación paso a paso de un 3D, andamio celular biodegradable, similar a la espuma. Estos andamios se prepararon mediante reticulación bloque en estrella co-polímeros que ofrecen unidades de colesterol como grupos colgantes de la cadena lateral, lo que resulta en esméctica-A (SMA) elastómeros de cristal líquido (LCE). andamios de tipo espuma, preparados utilizando plantillas de metal, disponen de microcanales interconectados, lo que permite adaptarse como andamios de cultivo de células 3D. Las propiedades combinadas de la estructura regular de la espuma metálica y del resultado elastómero en un andamio celular 3D que promueve la proliferación celular no sólo mayor en comparación con las películas convencionales porosos con plantilla, sino también una mejor gestión de transporte de masa (es decir, nutrientes, gases, residuos , etc.). La naturaleza de la plantilla de metal permite la fácil manipulación de formas de espuma (es decir, rollos o películas) y para la preparación de los andamios de diferentes tamaños de poro para diferentes estudios de células mientras que preserva el interconexionested naturaleza porosa de la plantilla. El proceso de grabado no afecta a la química de los elastómeros, preservando su naturaleza biocompatible y biodegradable. Se demuestra que estos LCE esmécticas, cuando se cultiva durante períodos de tiempo extensos, permiten el estudio de construcciones de tejido clínicamente relevantes y complejos mientras que la promoción del crecimiento y proliferación de las células.

Este informe muestra el método de preparación de un LCE 3D poroso como un andamio para el cultivo celular utilizando una plantilla de metal de níquel. El LCE 3D obtenida demuestra una compleja red interconectada de canal que permite la infiltración de células fácil, así como el transporte de masa más adecuado 27. Se encontró que las células son capaces de penetrar completamente la red de canales interconectados y también son capaces de alinear dentro de...

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Synthesis of Biocompatible Liquid Crystal Elastomer Foams as Cell Scaffolds for 3D Spatial Cell Cultures

Este estudio presenta una metodología para preparar 3D,, andamios celulares similares a espuma biodegradables a base de la cadena lateral elastómeros de cristal líquido biocompatibles (LCE). experimentos de microscopía confocal muestran que las LCE similares a espuma permiten para la fijación celular, la proliferación y la alineación espontánea de mioblastos C2C12s.

Síntesis de biocompatibles de cristal líquido de elastómero Espumas como andamios celulares para 3D espaciales Cultivos Celulares

Here, we present a step-by-step preparation of a 3D, biodegradable, foam-like cell scaffold. These scaffolds were prepared by cross-linking star block ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Alginate Microcapsule as a 3D Platform for Propagation and Differentiation of Human Embryonic Stem Cells (hESC) to Different Lineages

Alginate Microcapsule as a 3D Platform for Propagation and Differentiation of Human Embryonic Stem Cells hESC to Different Lineages

Microcápsulas de alginato como una plataforma 3D para la propagación y diferenciación de las células estaminales embrionarias humanas (CMEH) para los diferentes linajes

Human embryonic stem cells (hESC) are emerging as an attractive alternative source for cell replacement therapy since they can be expanded in culture ...

Investigación

Bioingeniería

Preparation of 3D Fibrin Scaffolds for Stem Cell Culture Applications

Preparación de fibrina Andamios 3D para Aplicaciones madre para cultivo celular

Stem cells are found in naturally occurring 3D microenvironments in vivo, which are often referred to as the stem cell niche 1. Culturing stem cells ...

Self-reporting Scaffolds for 3-Dimensional Cell Culture

Los andamios de autoinforme para el 3-Dimensional Cultivo Celular

Culturing cells in 3D on appropriate scaffolds is thought to better mimic the in vivo microenvironment and increase cell-cell interactions. The resulting ...

Fabrication of Mechanically Tunable and Bioactive Metal Scaffolds for Biomedical Applications

Fabricación de Mecánicamente sintonizable y Bioactivos metal andamios para Aplicaciones Biomédicas

Biometal systems have been widely used for biomedical applications, in particular, as load-bearing materials. However, major challenges are high stiffness ...

Alternating Magnetic Field-Responsive Hybrid Gelatin Microgels for Controlled Drug Release

Alternando microgeles de gelatina de campo híbrido-Responsive magnéticos para Controlled Drug Release

Magnetically-responsive nano/micro-engineered biomaterials that enable a tightly controlled, on-demand drug delivery have been developed as new types of ...

Preparation of Monodomain Liquid Crystal Elastomers and Liquid Crystal Elastomer Nanocomposites

Preparación de monodominio de cristal líquido elastómeros y elastómeros de cristal líquido nanocompuestos

LCEs are shape-responsive materials with fully reversible shape change and potential applications in medicine, tissue engineering, artificial muscles, and ...

Micropatterning and Assembly of 3D Microvessels

Micropatterning y Montaje de Microvasos 3D

In vitro platforms to study endothelial cells and vascular biology are largely limited to 2D endothelial cell culture, flow chambers with polymer or glass ...

Fabrication of Extracellular Matrix-derived Foams and Microcarriers as Tissue-specific Cell Culture and Delivery Platforms

La fabricación de espumas y microportadores derivados de la matriz extracelular como específica de tejido de cultivo celular y las plataformas de entrega

Cell function is mediated by interactions with the extracellular matrix (ECM), which has complex tissue-specific composition and architecture. The focus ...

A Microcontroller Operated Device for the Generation of Liquid Extracts from Conventional Cigarette Smoke and Electronic Cigarette Aerosol

Un microcontrolador funciona dispositivo para la generación de extractos líquidos de Aerosol de humo y electrónicos cigarrillo cigarrillo convencional

Electronic cigarettes are the most popular tobacco product among middle and high schoolers and are the most popular alternative tobacco product among ...

3D Analysis of Multi-cellular Responses to Chemoattractant Gradients

Análisis 3D de las respuestas multicelulares a los degradados Quimioattractant

Various limitations of 2D cell culture systems have sparked interest in 3D cell culture and analysis platforms, which would better mimic the spatial and ...