Name: thin film composite silicon elastomers for cell culture and skin applications: manufacturing and characterization
Uploaded: 2018-07-03T13:00:00
Duration: 8 min 2 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Thin Film Composite Silicon Elastomers for Cell Culture and Skin Applications: Manufacturing and Characterization at JoVE.com

Martin Danner is erkend voor zijn hulp bij de voorbereiding van de monsters en de vaststelling van cel cultuur procedures. De auteurs bedank Biesterfeld Spezialchemie GmbH (Hamburg, Duitsland), met name Robert Radsziwill voor continue ondersteuning en discussies. Het onderzoek leidt tot deze resultaten heeft financiering ontvangen van de Europese Onderzoeksraad onder de Europese Unie zevendekaderprogramma (FP/2007-2013) ERC subsidieovereenkomst n. 340929.

<ol>
	<li>Lloyd, A. W., Faragher, R. G. A., Denyer, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ocular+biomaterials+and+implants.">Ocular biomaterials and implants.</a> Biomaterials. 22, 769-785 (2001).</li><li>Zhang, M., Wu, J., Wang, L., Xiao, K., Wen, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simple+method+for+fabricating+multi-layer+PDMS+structures+for+3D+microfluidic+chips.">A simple method for fabricating multi-layer PDMS structures for 3D microfluidic chips.</a> Lab Chip. 10, 1199-1203 (2010).</li><li>Kwak, M. K., Jeong, H. E., Suh, K. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rational+design+and+enhanced+biocompatibility+of+a+dry+adhesive+medical+skin+patch.">Rational design and enhanced biocompatibility of a dry adhesive medical skin patch.</a> Adv. Mater. 23, 3949-3953 (2011).</li><li>Gun Park, D., Chul Shin, S., Won Kang, S., Tae Kim, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+flexible+self+adhesive+patch+for+professional+heat+stress+monitoring+service.">Development of flexible self adhesive patch for professional heat stress monitoring service.</a> Conf. Proc. IEEE Eng. Med. Biol. Soc. 4, 3789-3792 (2005).</li><li>Thomas, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silicone+Adhesives+in+Healthcare+Applications.">Silicone Adhesives in Healthcare Applications.</a> Dow corning Lit. , (2013).</li><li>Fuard, D., Tzvetkova-Chevolleau, T., Decossas, S., Tracqui, P., Schiavone, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+poly-di-methyl-siloxane+(PDMS)+substrates+for+studying+cellular+adhesion+and+motility.">Optimization of poly-di-methyl-siloxane (PDMS) substrates for studying cellular adhesion and motility.</a> Microelectron. Eng. 85, 1289-1293 (2008).</li><li>Wang, Z., Volinsky, A. A., Gallant, N. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crosslinking+effect+on+polydimethylsiloxane+elastic+modulus+measured+by+custom-built+compression+instrument.">Crosslinking effect on polydimethylsiloxane elastic modulus measured by custom-built compression instrument.</a> J. Appl. Polym. Sci. 131, 41050 (2014).</li><li>Fischer, S. C. L., Kruttwig, K., Bandmann, V., Hensel, R., Arzt, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adhesion+and+cellular+compatibility+of+silicone-based+skin+adhesives.">Adhesion and cellular compatibility of silicone-based skin adhesives.</a> Macromol. Mater. Eng. , 1-11 (2017).</li><li>Martina, D., Creton, C., Damman, P., Jeusette, M., Lindner, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adhesion+of+soft+viscoelastic+adhesives+on+periodic+rough+surfaces.">Adhesion of soft viscoelastic adhesives on periodic rough surfaces.</a> Soft Matter. 8, 5350-5357 (2012).</li><li>Brown, X. Q., Ookawa, K., Wong, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+polydimethylsiloxane+scaffolds+with+physiologically-relevant+elastic+moduli:+Interplay+of+substrate+mechanics+and+surface+chemistry+effects+on+vascular+smooth+muscle+cell+response.">Evaluation of polydimethylsiloxane scaffolds with physiologically-relevant elastic moduli: Interplay of substrate mechanics and surface chemistry effects on vascular smooth muscle cell response.</a> Biomaterials. 26, 3123-3129 (2005).</li><li>Song, F., Ren, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stiffness+of+cross-linked+poly(dimethylsiloxane)+affects+bacterial+adhesion+and+antibiotic+susceptibility+of+attached+cells.">Stiffness of cross-linked poly(dimethylsiloxane) affects bacterial adhesion and antibiotic susceptibility of attached cells.</a> Langmuir. 30, 10354-10362 (2014).</li><li>Buxboim, A., Rajagopal, K., Brown, A. E. X., Discher, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+deeply+cells+feel:+methods+for+thin+gels.">How deeply cells feel: methods for thin gels.</a> J. Phys. Condens. Matter. 22, 194116 (2010).</li><li>Discher, D. E., Janmey, P., 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=Tissue+cells+feel+and+respond+to+the+stiffness+of+their+substrate.">Tissue cells feel and respond to the stiffness of their substrate.</a> Science. 310, 1139-1143 (2005).</li><li>Engler, A. J., Sen, S., Sweeney, H. L., Discher, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Matrix+Elasticity+Directs+Stem+Cell+Lineage+Specification.">Matrix Elasticity Directs Stem Cell Lineage Specification.</a> Cell. 126, 677-689 (2006).</li><li>Roth, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+functionalization+of+silicone+rubber+for+permanent+adhesion+improvement.">Surface functionalization of silicone rubber for permanent adhesion improvement.</a> Langmuir. 24, 12603-12611 (2008).</li><li>Thi&#233;baud, P., Lauer, L., Knoll, W., Offenh&#228;usser, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PDMS+device+for+patterned+application+of+microfluids+to+neuronal+cells+arranged+by+microcontact+printing.">PDMS device for patterned application of microfluids to neuronal cells arranged by microcontact printing.</a> Biosens. Bioelectron. 17, 87-93 (2002).</li><li>Tourovskaia, A., Figueroa-Masot, X., Folch, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differentiation-on-a-chip:+a+microfluidic+platform+for+long-term+cell+culture+studies.">Differentiation-on-a-chip: a microfluidic platform for long-term cell culture studies.</a> Lab Chip. 5, 14-19 (2005).</li><li>Peterson, S. L., McDonald, A., Gourley, P. L., Sasaki, D. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Poly(dimethylsiloxane)+thin+films+as+biocompatible+coatings+for+microfluidic+devices:+Cell+culture+and+flow+studies+with+glial+cells.">Poly(dimethylsiloxane) thin films as biocompatible coatings for microfluidic devices: Cell culture and flow studies with glial cells.</a> J. Biomed. Mater. Res. - Part A. 72, 10-18 (2005).</li><li>Wan, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanotextured+substrates+with+immobilized+aptamers+for+cancer+cell+isolation+and+cytology.">Nanotextured substrates with immobilized aptamers for cancer cell isolation and cytology.</a> Cancer. 118, 1145-1154 (2012).</li><li>Ross, A. M., Jiang, Z., Bastmeyer, M., Lahann, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physical+aspects+of+cell+culture+substrates:+Topography,+roughness,+and+elasticity.">Physical aspects of cell culture substrates: Topography, roughness, and elasticity.</a> Small. 8, 336-355 (2012).</li><li>Barreau, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fibrillar+Elastomeric+Micropatterns+Create+Tunable+Adhesion+Even+to+Rough+Surfaces.">Fibrillar Elastomeric Micropatterns Create Tunable Adhesion Even to Rough Surfaces.</a> Adv. Funct. Mater. 26, 4687-4694 (2016).</li><li>Briggs, G. A. D., Briscoe, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+surface+topography+on+the+adhesion+of+elastic+solids.">The effect of surface topography on the adhesion of elastic solids.</a> J. Phys. D. Appl. Phys. 10, 2453-2466 (1977).</li><li>Dapp, W. B., L&#252;cke, A., Persson, B. N. J., M&#252;ser, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-affine+elastic+contacts:+Percolation+and+leakage.">Self-affine elastic contacts: Percolation and leakage.</a> Phys. Rev. Lett. 108, 1-4 (2012).</li><li>Putignano, C., Carbone, G., Dini, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanics+of+rough+contacts+in+elastic+and+viscoelastic+thin+layers.">Mechanics of rough contacts in elastic and viscoelastic thin layers.</a> Int. J. Solids Struct. 69, 507-517 (2015).</li><li>Laulicht, B., Langer, R., Karp, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quick-release+medical+tape.">Quick-release medical tape.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 109, 18803-18808 (2012).</li><li>Kim, T., Park, J., Sohn, J., Cho, D., Jeon, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioinspired,+Highly+Stretchable,+and+Conductive+Dry+Adhesives+Based+on+1D-2D+Hybrid+Carbon+Nanocomposites+for+All-in-One+ECG+Electrodes.">Bioinspired, Highly Stretchable, and Conductive Dry Adhesives Based on 1D-2D Hybrid Carbon Nanocomposites for All-in-One ECG Electrodes.</a> ACS Nano. 10, 4770-4778 (2016).</li><li>Adamietz, I. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+self-adhesive,+silicone-coated+polyamide+net+dressing+on+irradiated+human+skin.">Effect of self-adhesive, silicone-coated polyamide net dressing on irradiated human skin.</a> Radiat. Oncol. Investig. 2, 277-282 (1994).</li><li>White, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+for+atraumatic+soft+silicone+wound+dressing+use.">Evidence for atraumatic soft silicone wound dressing use.</a> Wounds UK. 1, 104-109 (2005).</li><li>Quan, M. B., Edwards, C., Marks, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-invasive+in+vivo+techniques+to+differentiate+photodamage+and+ageing+in+human+skin.">Non-invasive in vivo techniques to differentiate photodamage and ageing in human skin.</a> Acta Derm. Venereol. 77, 416-419 (1997).</li><li>Brown, X. Q., Ookawa, K., Wong, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+polydimethylsiloxane+scaffolds+with+physiologically-relevant+elastic+moduli:+Interplay+of+substrate+mechanics+and+surface+chemistry+effects+on+vascular+smooth+muscle+cell+response.">Evaluation of polydimethylsiloxane scaffolds with physiologically-relevant elastic moduli: Interplay of substrate mechanics and surface chemistry effects on vascular smooth muscle cell response.</a> Biomaterials. 26, 3123-3129 (2005).</li><li>Palchesko, R. N., Zhang, L., Sun, Y., Feinberg, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+Polydimethylsiloxane+Substrates+with+Tunable+Elastic+Modulus+to+Study+Cell+Mechanobiology+in+Muscle+and+Nerve.">Development of Polydimethylsiloxane Substrates with Tunable Elastic Modulus to Study Cell Mechanobiology in Muscle and Nerve.</a> PLoS One. 7, e51499 (2012).</li><li>Johnston, I. D., McCluskey, D. K., Tan, C. K. L., Tracey, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+characterization+of+bulk+Sylgard+184+for+microfluidics+and+microengineering.">Mechanical characterization of bulk Sylgard 184 for microfluidics and microengineering.</a> J. Micromechanics Microengineering. 24, 35017 (2014).</li><li>Persson, B. N. J., Gorb, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+surface+roughness+on+the+adhesion+of+elastic+plates+with+application+to+biological+systems.">The effect of surface roughness on the adhesion of elastic plates with application to biological systems.</a> J. Chem. Phys. 119, 11437 (2003).</li><li>Peressadko, A. G., Hosoda, N., Persson, B. N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+surface+roughness+on+adhesion+between+elastic+bodies.">Influence of surface roughness on adhesion between elastic bodies.</a> Phys. Rev. Lett. 95, 1-4 (2005).</li><li>Purtov, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+of+the+hardly+measurable:+adhesion+properties+of+anti-adhesive+surfaces.">Measuring of the hardly measurable: adhesion properties of anti-adhesive surfaces.</a> Appl Phys A. 111, 183-189 (2013).</li><li>Kroner, E., Blau, J., Arzt, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Note:+An+adhesion+measurement+setup+for+bioinspired+fibrillar+surfaces+using+flat+probes.">Note: An adhesion measurement setup for bioinspired fibrillar surfaces using flat probes.</a> Rev. Sci. Instrum. 83, 16101 (2012).</li><li>Sun, S., Li, M., Liu, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+on+mechanical+properties+of+pressure+sensitive+adhesives.">A review on mechanical properties of pressure sensitive adhesives.</a> Int. J. Adhes. Adhes. 41, 98-106 (2013).</li><li>Webber, R. E., Shull, K. R., Roos, A., Creton, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+geometric+confinement+on+the+adhesive+debonding+of+soft+elastic+solids.">Effects of geometric confinement on the adhesive debonding of soft elastic solids.</a> Phys. Rev. E. 68, 21805 (2003).</li><li>Creton, C., Lakrout, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micromechanics+of+flat-probe+adhesion+tests+of+soft+viscoelastic+polymer+films.">Micromechanics of flat-probe adhesion tests of soft viscoelastic polymer films.</a> J. Polym. Sci. Part B Polym. Phys. 38, 965-979 (2000).</li><li>Tan, S. H., Nguyen, N. -. T., Chua, Y. C., Kang, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen+plasma+treatment+for+reducing+hydrophobicity+of+a+sealed+polydimethylsiloxane+microchannel.">Oxygen plasma treatment for reducing hydrophobicity of a sealed polydimethylsiloxane microchannel.</a> Biomicrofluidics. 4, 32204 (2010).</li><li>Kim, B., Peterson, E. T. K., Papautsky, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+stability+of+plasma+oxidized+PDMS+surfaces.">Long-term stability of plasma oxidized PDMS surfaces.</a> Conf. Proc. IEEE Eng. Med. Biol. Soc. 7, 5013-5016 (2004).</li><li>Briganti, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silicone+based+polyurethane+materials:+A+promising+biocompatible+elastomeric+formulation+for+cardiovascular+applications.">Silicone based polyurethane materials: A promising biocompatible elastomeric formulation for cardiovascular applications.</a> J. Mater. Sci. Mater. Med. 17, 259-266 (2006).</li><li>Regehr, K. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biological+implications+of+polydimethylsiloxane-based+microfluidic+cell+culture.">Biological implications of polydimethylsiloxane-based microfluidic cell culture.</a> Lab Chip. 9, 2132 (2009).</li></ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Het ontwerp van composiet structuren kan de eenvoudige aanpassing van de eigenschappen van het materiaal, zoals Youngs modulus of de dikte van de monsters. De Youngs modulus voor PDMS kan effectief worden gewijzigd in een brede waaier door de mengverhouding tussen deze twee onderdelen wijzigen of vervaardiging van mengsels met behulp van een verschillende silicone-elastomeer30,31. De beschreven methoden zijn niet beperkt tot het PDMS van gebruikt in het huidige onderzoek, maar vooral de prestaties van de lijm hangt sterk af van het specifieke type wordt gebruikt. Een kritieke stap binnen dit protocol is het productieproces van de samengestelde films (Figuur 1). Het bleek dat de dikte van de films sterk het gedrag van de hechting van de films op verschillende ondergronden beïnvloedt, met inbegrip van de huid (Figuur 5 en Figuur 6). Naast de laagdikte, tijd- en temperatuurdisplays tijdens het genezen is van invloed op de eigenschappen van het materiaal-32. Parameters als de dikte van de polymere lagen moeten daarom zorgvuldig worden aangepast en geverifieerd.
Analyse van de adhesieve eigenschappen van de dunne films werd uitgevoerd met de normaalkracht hechting metingen met behulp van twee glazen substraten met verschillende oppervlakte ruwheid tot Ra = 0.338 µm (Figuur 3). In het algemeen, de ruwheid invloed aanzienlijk de hechting van oppervlakken, met name van elastische materialen33,34. De ruwheid van glas kan gemakkelijk worden gevarieerd door schuren met schuurpapier van verschillende asperity afmetingen, waardoor de fabricatie van substraten vertonen hogere waarden van de ruwheid21. In toevoeging, andere materialen, kan bijvoorbeeld epoxyhars worden gebruikt voor de productie van substraten15,35. Dit zou een ingrijpende wijziging-strategie van de gepresenteerde protocol. Bijvoorbeeld, als substraten tentoonstellen van verschillende oppervlakte vrije energieën nodig of specifieke zijn topografieën vereist. Hier, werden pull-off stress en werk van de scheiding van de dunne films geproduceerd voor PDMS en SSA geanalyseerd met een op maat gemaakte setup (macroscopische hechting meting apparaat (MAD, Figuur 4)). 36 optische uitlijning van substraat en indenter is een cruciale stap voor de analyse van de meetresultaten. Daarom moet de aanpassing van de tilt hoek met de goniometer, zo nauwkeurig mogelijk uit te voeren. Dit kan worden bereikt met voldoende nauwkeurigheid doordat handmatig het substraat in contact met het oppervlak van de film tot een horizontale contactpersoon is bereikt.
In het huidige protocol was de wachtruimte tijd constant gehouden op één seconde (Figuur 5 en Figuur 7). Vooral voor het onderzoek van de zelfklevende prestaties van een elastische film op een ruwe ondergrond oppervlak biedt een uitbreiding van de wacht tijd aanvullende informatie. Bijvoorbeeld, is een toename van de stress-pull-off met toenemende greep tijd gerapporteerde8geweest. Naast de metingen in het huidige protocol, andere methoden, bijvoorbeeld peel tests kunnen worden uitgevoerd, waardoor een meer omvattende onderzoek van hechting prestaties37.
De adhesieve eigenschappen van samengestelde films vertonen verschillende film diktes van de zachte huid lijm werden vastgesteld (Figuur 7). Onze resultaten zijn in overeenstemming met de gepubliceerde gegevens, waaruit blijkt dat een daling van film dikte leiden tot een toename van de stress pull-off als de opsluiting, dat wil zeggen, de verhouding tussen substraat diameter en film dikte, verhogingen38,39 . Op basis van deze resultaten en de gegevens die zijn afgebeeld in Figuur 7, concluderen we dat samengestelde films met een totale dikte van ca. 100 µm (een dikte van de laag van de SSA van ca. 60 µm toegepast op een PDMS-film met een dikte van circa 40 µm) gunstige hechting p vertonen eigenschappen op ruwe oppervlakken.
Vervolgens experimenten aan de karakterisering van biologische gerelateerde hebben verricht voor de ongerepte samengestelde films en plasma behandeld samengestelde films (Figuur 8). Plasma behandeling van silicium elastomeren is een vaak toegepaste, veelzijdige techniek te verhogen de hydrofiele eigenschappen van oppervlakken en het bevorderen van cellulaire gehechtheid en mobiele verspreiding van40,41. Siliconen staan bekend om hun lage toxiciteit en de hoge biostability maar kunnen bevatten residuele monomeren of katalysatoren die fysiologische processen, leidt ook tot cytotoxiciteit42,43kunnen beïnvloeden. In de uitgevoerde experimenten die we hebben waargenomen minder dan 5% cytotoxiciteit met LDH release als een indicator en een Trypan blauw uitsluiting assay. In het voorgestelde protocol, de gehele cellulaire bevolking, met inbegrip van cellulaire aggregaten vrijstaande vorm die het oppervlak heeft geanalyseerd voor proliferatie analyse (figuur 9B). Een wijziging van het protocol kan meer gedifferentieerde resultaten opleveren. Voor elk monster, kon het supernatant met vrijstaande cellulaire aggregaten worden overgebracht naar een aparte reactiebuis en niet gecombineerd met de cellen enzymatisch verwijderd van het oppervlak van het polymeer. Dat zou mogelijk de exacte beoordeling van cellen die zijn gekoppeld aan het oppervlak en uiteindelijk het onthullen van een meer gedetailleerde bepaling van de invloed van de polymeren vallende op het proces van cellulaire hechting. Naast de immunocytochemische methoden hier gepresenteerd, misschien cellen met immunoblot methoden, waardoor een gedetailleerde kwantitatieve beoordeling van eiwit expressie voor onderzoek worden geoogst.
Kortom, hebben wij vastgesteld productie voorwaarden voor de productie van dunne elastomere samengestelde films voor toepassingen in geavanceerde celonderzoek cultuur. Bovendien bezitten deze dunne lagen hoog aanpassingsvermogen huid ruwheid, waardoor geavanceerde ontwerp van huid lijm.

In dit protocol, worden gedetailleerde methoden voor productie van dunne elastomeer films gepresenteerd. De verkrijgbaar doctor blade techniek is gebruikt voor de productie van dunne samengestelde films. De productietechniek heeft verricht voor polyethylenterephtalate (PET)-folie, waardoor de productie van deze films op grote schaal. De nadruk van dit protocol is de beoordeling van de reproduceerbaarheid, precieze productie van de verschillende lagen van de samengestelde films en bepaling van de hechting aan en de biologische eigenschappen van de uiteindelijke samengestelde patch. De silicone-elastomeer poly-(dimethylsiloxane) (PDMS) wordt uitgebreid gebruikt in biomedische technologie, met inbegrip van de productie van de huid lijm, microfluidics toepassingen en aanvullend onderzoek velden1,2,3 ,4. Een subklasse van PDMS, zogenaamde zachte huid lijmen (BVS) hebben onlangs geïntroduceerde, in het bijzonder voor zachte huid verlijmen en -binding.
Siliconen BVS zijn vinyl matiemaatschappij elastomeren, analoog polymeren afwijken door het ontbreken van silica5te versterken. Gelijkaardig aan andere PDMS, SSA Youngs modulus kan worden aangepast in een brede waaier door modulerende cross-linker concentratie of genezen tijd6,-7,8. Deze wijziging in Youngs modulus van silicone-elastomeren aanzienlijk is van invloed op de adhesieve eigenschappen van het materiaal en heeft ook ingrijpende gevolgen op prokaryote en eukaryote cellen gekweekt op de oppervlakte9,10 , 11. op het niveau van de cellulaire biologische werd aangetoond, dat de eukaryote cellen reageren op het signaaltransductie niveau aan een modulatie van de elasticiteit van de matrix de dikte van de oppervlakte9,10,12 ,13,14. Er bestaan dus, een brede interesse in cel cultuur toepassingen van polymeren met afstembare mechanische eigenschappen. Nog belangrijker is, voorziet de intrinsiek lage oppervlakte-energie van siliconen gebaseerd elastomeren niet in optimale omstandigheden voor de cultuur van de cel van eukaryote cellen. Zuurstof plasma behandeling is een veel gebruikte techniek toe PDMS oppervlakte energiezuinige tijdelijk, wat leidt tot een verbetering van zijn sterkte pull-off, daalde oppervlakte adsorptie van moleculen, terwijl parallel bevordering van gehechtheid, verspreiding en proliferatie van eukaryotische cellen15,16,17,18.
Naast de eigenschappen van de materialen, de oppervlakte topografie grote invloed op cellulaire hechting en de zelfklevende interactie tussen twee materialen19,20,21,22. Oppervlakteruwheid heeft verschillende effecten op het contact vorming tussen twee oppervlakken: vermindering van het contactoppervlak, hoge opgeslagen elastische energie omringende oneffenheden evenals invloed op de voortplanting van de barst kan veranderen de adhesieve kracht23, 24. Hechting van zelfklevende films aan de menselijke huid is een opkomende toepassingsveld, bijvoorbeeld wond dressings, fixatie van ECG elektroden of andere draagbare elektronische apparaten25,26,27, 28. Voor het meten van de zelfklevende prestaties van zelf-lijmen met betrekking tot de oppervlakte topografie, kunnen glazen substraten met variërende graden van ruwheid worden gebruikt in normale hechting metingen8,21. Hier zijn twee glazen substraten te onderzoeken de adhesieve eigenschappen van de polymeerlagen geselecteerd. Eerste, samengestelde films met een PDMS steun laag in een mengverhouding van 10 tot en met 1 gewicht delen door PDMS bedekt met verschillende mengverhouding werden gekenmerkt. In een tweede stap was een kleeflaag van SSA bereid met gelijk gewicht hoeveelheden van beide componenten en met variërende laagdikte op de top van een ondersteunende PDMS film.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>2-Propanol, 97%</td>
			<td>Stockmeier Chemie</td>
			<td>1000452610000</td>
			<td>Isopropanol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Abrasive diamnod hand pad</td>
			<td>Bohle</td>
			<td>MO 5007522</td>
			<td>Grit: 220</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Accutase</td>
			<td>Capricorn Scientific</td>
			<td>ACC-1B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Albumin Fraktion V</td>
			<td>Roth</td>
			<td>0163.2</td>
			<td>BSA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alexa Fluor 488 Phalloidin</td>
			<td>ThermoFischer Scientific</td>
			<td>A12379</td>
			<td>highly toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aquamount</td>
			<td>Polysciences</td>
			<td>18606-20</td>
			<td>water soluble mounting medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CytoTox-ONE Homogeneous Membrane Integrity Assay</td>
			<td>Promega</td>
			<td>G7890</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DPBS, without Ca2+, Mg2+</td>
			<td>ThermoFischer Scientific</td>
			<td>14190094</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal bovine serum gold</td>
			<td>GE Health Care Life Science</td>
			<td>A15-151</td>
			<td>FBS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Goniometer OCA35</td>
			<td>Dataphysics</td>
			<td></td>
			<td>for the determination of the static water contact angle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hoechst Dye 33342</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>B1155-100MG</td>
			<td>bisBenzimide H 33342 trihydrochloride, highly toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope Axiovert 25</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td></td>
			<td>Microscope used for cell culture documentation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope Eclipse LV100ND</td>
			<td>Nikon</td>
			<td></td>
			<td>Microscope used for film thickness determination</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraformaldehyde, aqueous solution 16%</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>RT 15710</td>
			<td>electron microscopy grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>penicillin und streptomycin solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P4333-100ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phenom XL Scanning Electron Microscope (SEM)</td>
			<td>Phenom</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly-(vinyl alcohol) 4-88, MW 31000</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>81381-1KG</td>
			<td>Mowiol 4-88</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly-dimethyl siloxanes, Sylgard 184</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>(400)000108351397</td>
			<td>PDMS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RPMI 1640 basal medium</td>
			<td>ThermoFischer Scientific</td>
			<td>21875034</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>soft skin adhesive (SSA)</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>(400)000108251792</td>
			<td>MG 7-9800 Soft Skin Adhesive (SSA)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>speed mixer DAC 600.2 VAC-P</td>
			<td>Hauschild</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>stylus profilomter</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td></td>
			<td>Model: SURFCOM 1500SD3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tecan Infinite M200 pro</td>
			<td>Tecan</td>
			<td></td>
			<td>fluorescence plate reader</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X 100</td>
			<td>Calbiochem</td>
			<td>648466</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypan Blue solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T8154-100ML</td>
			<td>highly toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin/EDTA solution</td>
			<td>PAN-Biotech</td>
			<td>P10-023500</td>
			<td>0.05% Trypsin, 0.02% EDTA in PBS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV glue</td>
			<td>Bohle</td>
			<td>BO MV76002</td>
			<td>medium viscosity</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

thin film composite silicon elastomers for cell culture and skin applications: manufacturing and characterization

In dit protocol presenteren wij methoden om dunne elastomeer samengestelde films voor geavanceerde cel cultuur toepassingen en voor de ontwikkeling van de huid lijm. Twee verschillende poly--(dimethyl siloxanes) (PDMS en zachte huid lijm (SSA)), zijn gebruikt voor diepgaand onderzoek van biologische effecten en zelfklevende kenmerken. De samengestelde films bestaan uit een flexibele steun laag en een lijm bovenlaag. Beide lagen zijn vervaardigd door doctor blade toepassing techniek. In het huidige onderzoek is het zelfklevende gedrag van de samengestelde films onderzocht als een functie van de laagdikte of een variatie van de Youngs modulus van de toplaag. De Youngs modulus voor PDMS veranderd door het variëren van de basis om te crosslinker mengverhouding. Bovendien, de dikte van SSA films heeft geweest varieerde van ca. 16 µm tot ca. 320 µm. scannende elektronen microscoop (SEM) en optische microscopie zijn gebruikt voor diktemetingen. De adhesieve eigenschappen van elastomeer films zijn sterk afhankelijk van de laagdikte, de Youngs modulus van de polymeren en de oppervlakte kenmerken. Daarom, normale hechting van deze films op glazen substraten tentoonstellen van gladde en ruwe oppervlakken is onderzocht. Pull-off stress en werk van scheiding zijn afhankelijk van de mengverhouding van silicone-elastomeren.
Bovendien is de dikte van de lijm van de zachte huid geplaatst bovenop een laag ondersteunende steun varieerde om te produceren van patches voor toepassingen van de huid. Cytotoxiciteit, proliferatie en cellulaire hechting van L929 lymfkliertest fibroblasten op PDMS films (mengverhouding 10:1) en SSA films (mengen verhouding 50:50) zijn uitgevoerd. Wij hebben hier is afgebeeld, voor de eerste keer, de side by side vergelijking van dunne samengestelde films vervaardigd van beide polymeren en presenteren van het onderzoek naar de eigenschappen van hun biologische- en lijm.

Watch this Scientific Journal Video about Thin Film Composite Silicon Elastomers for Cell Culture and Skin Applications: Manufacturing and Characterization at JoVE.com

Thin Film Composite Silicon Elastomers for Cell Culture and Skin Applications: Manufacturing and Characterization

Een protocol voor het productieproces van polymere dunne film composiet structuren bezitten verschillende Youngs moduli of diktes wordt gepresenteerd. Films worden geproduceerd voor geavanceerde cel Cultuurwetenschappen of als huid lijm.

Dunne Film samengestelde Silicon elastomeren voor celkweek en huid toepassingen: productie- en karakterisering

In this protocol, we present methods to fabricate thin elastomer composite films for advanced cell culture applications and for the development of skin ...

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

Culture and Co-Culture of Mouse Ovaries and Ovarian Follicles

Cultuur en co-cultuur van de Muis eierstokken en ovariële follikels

The mammalian ovary is composed of ovarian follicles, each follicle consisting of a single oocyte surrounded by somatic granulosa cells, enclosed together ...

3D Organotypic Co-culture Model Supporting Medullary Thymic Epithelial Cell Proliferation, Differentiation and Promiscuous Gene Expression

3D Organotypische Co-cultuur Model Supporting Medullary Thymic epitheelcelproliferatie, Differentiatie en Promiscuous Gene Expression

Intra-thymic T cell development requires an intricate three-dimensional meshwork composed of various stromal cells, i.e., non-T cells. Thymocytes traverse ...

Ex Vivo Culture of Pharyngeal Arches to Study Heart and Muscle Progenitors and Their Niche

Ex Vivo Culture of Pharyngeal Arches to Study Heart and Muscle Progenitors and Their Niche

Ex Vivo Cultuur van pharynxbogen to Heart en Muscle voorouders en hun niche Studie

The pharyngeal mesoderm of developing embryos contributes to broad regions of head and heart musculature. We have developed a novel method to study head ...

Generation of Genetically Modified Organotypic Skin Cultures Using Devitalized Human Dermis

Generatie van genetisch gemodificeerde Organotypische Skin Culturen behulp gedevitaliseerde Human Dermis

Organotypic cultures allow the reconstitution of a 3D environment critical for cell-cell contact and cell-matrix interactions which mimics the function ...

Epigenetic Conversion as a Safe and Simple Method to Obtain Insulin-secreting Cells from Adult Skin Fibroblasts

Epigenetische Conversie als een veilige en eenvoudige methode om insuline-afscheidende cellen van volwassen huidfibroblasten

Regenerative medicine requires new, fully functional cells that are delivered to patients in order to repair degenerated or damaged tissues. When such ...

Large-Scale Production of Cardiomyocytes from Human Pluripotent Stem Cells Using a Highly Reproducible Small Molecule-Based Differentiation Protocol

Grootschalige productie van cardiomyocyten van menselijke pluripotente stamcellen met behulp van een zeer reproduceerbare Small-Molecule Based Differentiatie Protocol

Maximizing the benefit of human pluripotent stem cells (hPSCs) for research, disease modeling, pharmaceutical and clinical applications requires robust ...

Isolation and Characterization of Mesenchymal Stromal Cells from Human Umbilical Cord and Fetal Placenta

Isolatie en karakterisering van mesenchymale stromale cellen uit menselijke navelstreng en foetale Placenta

The human umbilical cord (UC) and placenta are non-invasive, primitive and abundant sources of mesenchymal stromal cells (MSCs) that have increasingly ...

Dissection, Culture and Analysis of Primary Cranial Neural Crest Cells from Mouse for the Study of Neural Crest Cell Delamination and Migration

Dissectie, cultuur en analyse van primaire Cranial neurale Crest cellen van de muis voor de studie van neurale Crest Celdelaminatie en migratie

Over the past several decades there has been an increased availability of genetically modified mouse models used to mimic human pathologies. However, the ...

Applications of Immobilization of Drosophila Tissues with Fibrin Clots for Live Imaging

Applications of Immobilization of Drosophila Tissues with Fibrin Clots for Live Imaging

Toepassingen van immobilisatie van Drosophila-weefsels met fibrinestolsels voor live beeldvorming

Drosophila is an important model system to study a vast range of biological questions. Various organs and tissues from different developmental stages of ...

FACS-Isolation and Culture of Fibro-Adipogenic Progenitors and Muscle Stem Cells from Unperturbed and Injured Mouse Skeletal Muscle

FACS-isolatie en kweek van fibro-adipogene voorlopers en spierstamcellen van onverstoorbare en gewonde muizenskeletspieren

Fibro-adipogenic progenitor cells (FAPs) are a population of skeletal muscle-resident mesenchymal stromal cells (MSCs) capable of differentiating along ...