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

מרטין Danner הוא הודה על סיועו בהכנת הדגימות והקמת תא לתרבות הליכים. המחברים רוצה להודות Biesterfeld Spezialchemie GmbH (המבורג, גרמניה), רוברט Radsziwill במיוחד עבור תמיכה שוטפת ודיונים. המחקר שהוביל את התוצאות הללו קיבלה מימון של המועצה האירופית למחקר תחת תכנית המסגרת השביעית (FP/2007-2013) ERC גרנט הסכם של האיחוד האירופי ש 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>

המחברים אין לחשוף.

העיצוב של מבנים מרוכבים מאפשרת התאמת פשוטה תכונות החומר, כגון מודול האלסטיות או העובי של הדגימות. האלסטיות של PDMS ניתן לשנות ביעילות על ידי שינוי היחס ערבוב בין שני מרכיביה או ייצור של תערובות באמצעות30,אלסטומר סיליקון שונים31במגוון רחב. השיטות המתואר אינם מוגבלים של PDMS בשימוש החקירה הנוכחית, אך במיוחד את הביצועים דבק חזק תלוי בסוג ספציפי משמש. שלב קריטי בתוך פרוטוקול זה הוא תהליך הייצור של הסרטים ללא הפרדות צבע (איור 1). זה הוצג כי עובי של הסרטים משפיעה באופן משמעותי את אופן הפעולה של הידבקות של הסרטים על מצעים שונים, כולל עור (איור 5 , איור 6). בנוסף, עובי הסרט זמן וטמפרטורה במהלך תהליך הייבוש משפיע על תכונות החומר32. לכן, פרמטרים כמו העובי של השכבות פולימריים צריך להיות בזהירות הותאם לאמת.
ניתוח של המאפיינים דבק של הסרטים דק בוצעה עם כוח נורמלי אדהזיה מדידות באמצעות שני מצעים זכוכית עם חספוס פני שטח שונים עד רה = 0.338 מיקרומטר (איור 3). באופן כללי, חספוס משפיע באופן משמעותי את הידבקות של משטחים, במיוחד של חומר אלסטי33,34. המראה המחוספס של זכוכית יכולים להיות מגוונים בקלות על ידי שפשוף עם נייר זכוכית בגדלים שונים בקשיחות, לכן מתן אפשרות הזיוף של סובסטרטים מפגין חספוס גבוה יותר ערכים21. בנוסף, חומרים אחרים, לדוגמה שרף אפוקסי יכול לשמש לייצור מצעים15,35. ייתכן אסטרטגיית שינוי חשוב של פרוטוקול שהוצגו. לדוגמה, אם סובסטרטים מפגין אנרגיות חינם משטח שונים הדרושים או ספציפיים נדרשים topographies. . משוך את הלחץ והעבודה של הפרדה בין הסרטים דק מתוצרת PDMS, הסוכן המיוחד נותחו עם מלכודת לפי הזמנה (אדהזיה מאקרוסקופית מדידה התקן (MAD, איור 4)). 36 אופטי היישור של סובסטרט, indenter הוא שלב קריטי לניתוח של תוצאות המדידה. לכן, כוונון של זווית הטיה צריכה להתבצע עם מד זווית, מדויק ככל האפשר. אפשר להשיג בדייקנות די בהבאת באופן ידני את המצע במגע עם המשטח הסרט עד איש קשר אופקי מושגת.
בפרוטוקול הנוכחי הזמן נשמר קבוע בשנייה אחת (איור 5 , איור 7). במיוחד עבור החקירה הביצועים דבק של הקרום על משטח מחוספס המצע, הרחבה של הזמן מספק מידע נוסף. לדוגמה, עלייה בלחץ משיכה-off עם הגדלת זמן כבר דווח על8. בנוסף המדידות שבוצעו בפרוטוקול הנוכחי, שיטות אחרות, לדוגמה קליפת בדיקות יכול להתבצע, המאפשרת חקירה מקיפה של ביצועי אדהזיה37.
המאפיינים דבק של סרטים ללא הפרדות צבע מציג סרטים שונים בעוביים של הדבק העור הרך היו נחושים (איור 7). התוצאות שלנו עולים בקנה אחד עם נתונים שפורסמו, להראות את זה ירידה של עובי הסרט להוביל גידול של הלחץ משיכה-off של הכליאה, קרי, היחס בין המצע קוטר עובי הסרט, עולה38,39 . בהתבסס על תוצאות אלה ואת הנתונים מתואר איור7, אנו מסיקים סרטים ללא הפרדות צבע עם עובי סך של – 100 מיקרומטר (עובי השכבה הסוכן המיוחד של – 60 מיקרומטר המוחלים על סרט PDMS עם עובי של – 40 µm) התערוכה אדהזיה חיוביות p מאפייני על משטחים קשים.
לאחר מכן, בוצעו ניסויים הקשורים אפיון ביולוגי על סרטים ללא הפרדות צבע וטהור וטיפל פלזמה סרטים ללא הפרדות צבע (איור 8). טיפול פלזמה אלסטומרים סיליקון היא טכניקה שימושית לעיתים קרובות, תכליתי כדי להגדיל את מאפייני הידרופילית משטחים וקידום מצורף הסלולר וסלולר הפצת40,41. סיליקונים ידועה רעילות נמוכה, biostability גבוהה אך עשוי להכיל מונומרים שיורית או זרזים אשר עשויים להשפיע על תהליכים פיזיולוגיים, המוביל גם42,cytotoxicity43. הניסויים מתנהל הבחנו פחות מ 5% cytotoxicity באמצעות שחרור LDH אינדיקטור ואת וזמינותו אי-הכללה של Trypan Blue. בפרוטוקול שהוצגו, הסלולר האוכלוסייה, לרבות אגרגטים הסלולר מנותק טופס שהשטח נותחה לניתוח התפשטות (איור 9B). שינוי של הפרוטוקול יכול לייצר יותר הבדיל תוצאות. עבור כל דגימה, תגובת שיקוע המכילות צבירות הסלולר מנותקת יכול להיות הועבר צינור התגובה נפרדים, לא בשילוב עם התאים enzymatically להסיר מן השטח פולימר. זה לאפשר את ההערכה המדויקת של תאים מחוברת אל פני השטח ולחשוף בסופו של דבר החלטה מפורטת יותר של השפעת פולימרים על תהליך אדהזיה הסלולר. בנוסף לשיטות immunocytochemical המובאים כאן, תאים עשוי להיות שנקטפו לחקירה עם שיטות immunoblot, המאפשר הערכה כמותית מפורטת של ביטוי חלבון.
לסיכום, הקמנו תנאי הייצור לייצור של סרטים ללא הפרדות צבע אלסטומריים רזה עבור יישומים במחקר התרבות התא מתקדם. בנוסף, אלה סרטים רזה בעלי הסתגלות גבוהה העור חספוס, המאפשרת עיצוב מתוחכם של העור דבקים.

פרוטוקול זה, מוצגים נתונים היסטוריים שיטות לייצור סרטי elastomer דק. הטכניקה הנפוצה הרופא להב שימש לייצור של סרטים רזה ללא הפרדות צבע. הטכניקה הייצור בוצע foils polyethylenterephtalate (PET), המאפשר ייצור עוקבות של הסרטים האלה בקנה מידה גדול. הדגש של פרוטוקול זה הוא להערכת הפארמצבטית, מדויק ייצור של שכבות שונות של הסרטים ללא הפרדות צבע ונחישות המאפיינים ביולוגית והצמדות של התיקון הסופי ללא הפרדות צבע. Poly-(dimethylsiloxane) elastomer סיליקון (PDMS) נמצא בשימוש נרחב ביו טכנולוגיה, לרבות ייצור דבקים העור, מיקרופלואידיקה יישומי מחקר נוסף שדות1,2,3 ,4. לאחרונה, מחלקת נוספת של PDMS, שנקרא עור רך דבקים (אורית רובינשטיין) כבר הציג, במיוחד לעור עדין מליטה, בטל את הבחירה מליטה.
אורית רובינשטיין סיליקון הם אלסטומרים ויניל functionalized, שונות של פולימרים מקבילה על ידי העדר של חיזוק סיליקה5. דומה אחרים PDMS, הסוכן המיוחד של מודול האלסטיות ניתן להתאים במגוון רחב על ידי הכוח ויסות ריכוז מחדש או ריפוי הזמן6,7,8. שינוי זה האלסטיות של אלסטומרים סיליקון משפיע על תכונות דבק של החומר באופן משמעותי, יש גם השלכות עמוקות על תאים prokaryotic ו האיקריוטים תרבותי על פני9,10 , 11. במישור הביולוגי הסלולר, זה הוצג, כי התאים האיקריוטים להגיב על רמת האות התמרה חושית של אפנון של הגמישות מטריקס או עובי משטח9,10,12 13, ,14. לכן, קיים עניין רחב ביישומים התרבות התא של פולימרים עם תכונות מכניות tunable. חשוב לציין, האנרגיה משטח נמוך מהותית של אלסטומרים סיליקון מבוסס אינה מספקת תנאים אופטימליים תרבית תאים של התאים האיקריוטים. טיפול בחמצן פלזמה היא טכניקה בשימוש נרחב כדי להגדיל את PDMS משטח אנרגיה נמוכה באופן זמני, המוביל שיפור כוחו למשוך-off, ירד משטח ספיחה של מולקולות, בעוד במקביל לקידום מצורף, הפצת ו התפשטות התאים האיקריוטים15,16,17,18.
בנוסף לתכונות חומרים, הטופוגרפיה משטח משפיע באופן משמעותי אדהזיה הסלולר ועל האינטראקציה דבק בין שני חומרים19,20,21,22. חספוס פני השטח יש מספר השפעות על היווצרות הקשר בין שני משטחים: הפחתה של איזור המגע, גבוהה לאחסן אנרגיה אלסטית סביב asperities כמו גם השפעה על התפשטות סדק יכול לשנות את ההדבקה23, 24. הידבקות של קרום מודבק על העור האנושי הוא שדה יישום המתעוררים, למשל, הפצע תחבושות, קיבוע של אלקטרודות א או אחרים מכשירים אלקטרוניים שכאלו25,26,27, 28. כדי למדוד את ביצועי דבק של העצמי-דבקים ביחס טופוגרפיית השטח, מצעים זכוכית עם דרגות שונות של חספוס יכול לשמש אדהזיה נורמלי מידות8,21. כאן, שתי זכוכית סובסטרטים נבחרו לחקור את מאפייני הסרטים פולימר דביק. סרטים הראשון, משולב עם שכבה גיבוי PDMS על יחס ערבוב של חלקים במשקל 10 עד 1 מכוסה על ידי PDMS עם יחס ערבוב שונים מאופיינים. בשלב השני שכבה SSA דבק הוכן עם משקל שווה כמויות של שני הרכיבים, עם עובי הסרט על גבי סרט PDMS תמיכה.

<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

פרוטוקול זה, אנו מציגים שיטות כדי לפברק elastomer דק מרוכב הסרטים ליישומים תרבות מתקדמת תא לפיתוח של העור דבקים. שני-(dimethyl siloxanes) פולי שונים (PDMS, עור רך דביק (הסוכן המיוחד)), שימשו בחקירת עומק של השפעות ביולוגיות ומאפיינים דבק. הסרטים מרוכב מורכב שכבה גמישה גיבוי וציפוי העליון דבק. שתי שכבות יוצרו על ידי הרופא להב יישום הטכניקה. בחקירה נוכח, ההתנהגות דבק של הסרטים ללא הפרדות צבע נחקר פונקציה של עובי השכבה או וריאציה של האלסטיות של השכבה העליונה. האלסטיות של PDMS שונתה על ידי שינוי הבסיס אל crosslinker יחס ערבוב. בנוסף, העובי של הסוכן המיוחד סרטים מגוונים כ – 16 מיקרומטר על 320 µm. סריקה מיקרוסקופ אלקטרונים (SEM), מיקרוסקופ אופטי שימשו מדידות עובי. מאפייני elastomer סרטי דבק חזק תלויים עובי הסרט, האלסטיות של פולימרים, המשטח. לכן, נחקר אדהזיה נורמלי של הסרטים האלה על מצעים זכוכית מפגין משטחים חלק ומחוספס. משוך את הלחץ והעבודה של ההפרדה תלויות יחס ערבוב של אלסטומרים סיליקון.
בנוסף, העובי של הדבק עור רך הממוקמת מעל שכבה תומכת גיבוי מגוונים על מנת לייצר תיקונים עבור יישומים העור. Cytotoxicity, התפשטות והצמדות הסלולר fibroblasts מאתר L929 על סרטים PDMS (ערבוב יחס 10:1), הסוכן המיוחד סרטים (ערבוב יחס 50: 50) נערכו. אנו הראו כאן, בפעם הראשונה, השוואת לצד סרטים ללא הפרדות צבע רזה מיוצרים בשני פולימרים, להציג את החקירה של תכונותיהם ביולוגית, דבק.

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

פרוטוקול עבור תהליך הייצור של מבנים מרוכבים פולימריים סרט דק פו-טי של יאנג שונים מודולים או בעוביים מוצג. סרטים מיוצרים ללימודי תרבות תא מתקדם או דבקים העור.

דק אלסטומרים סיליקון מורכב הסרט תרבית תאים ואפליקציות עור: ייצור ואפיון

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

תרבות ושיתוף התרבות של עכבר שחלות וזקיקים בשחלות

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

דגם 3D Organotypic משותף תרבות תמיכה למניעת הפצת נשק מדולרי הרתי אפיתל תאים, התמיינות וביטוי גנים מופקר

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

אקס תרבות Vivo של בלוע קשתות לחקר תאי אב לב ושרירים והנישה שלהם

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

דור של תרבויות עור Organotypic מהונדסות גנטי שימוש חסר חיוניות עור אדם

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

מרת אפיגנטיים כאמצעי בטוח ופשוט להשיג תאי מפרישי אינסולין פיברובלסטים עור בוגרים

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

ייצור בקנה מידה גדולה של cardiomyocytes מתאי גזע פלוריפוטנטיים אדם באמצעות פרוטוקול בידול מולקולה קטן המבוססת לשחזור ביותר

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

בידוד ואפיון של תאי סטרומה mesenchymal מן טבורי אדם העובר שליה

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

חיתוך, תרבות וניתוח של הגולגולת הראשי ציצה עצביים תאים מעכבר לחקר של ציצה של תא העצבים העצבי והגירה

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

יישומים של קיבוע של רקמות Drosophila עם קרישי פיברין להדמיה חיה

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

בידוד ותרבית FACS של אבות פיברו-אדיפוגניים ותאי גזע של שרירים משרירי שלד עכברים לא מופרעות ופצועים

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