丝膜是一类新型生物材料用于医学领域的应用阵列容易定制。所提出的丝膜培养体系是高度适应各种<em>在体外</em>分析。该系统代表了生物材料的设计平台提供<em>在体外</em>之前直接翻译的优化<em>在体内</em>模型。
丝绸薄膜许诺可以在一个研究实验室环境1,2高保真和经济捏造的蛋白质为基础的生物材料。这些材料是可取的,因为他们所拥有的高度可控的尺寸和材料特性,生物相容性和促进细胞粘附,可以修改,通过地形图案,或通过化学方法改变表面,可以作为一种生物活性分子药物相关的应用交付车厂使用3-8。此外,丝膜是相对简单的定制设计,可以在几分钟之内解散或超过多年在体外或体内降解,并产生与额外的好处是透明的性质,因此非常适合成像应用9 – 13。文化系统的方法,这里介绍一个可扩展的细胞丝膜表面的快速评估方法相互作用。特别感兴趣的是利用表面图案的丝绸薄膜,研究在细胞增殖和细胞的反应差异对齐12,14。种子文化培养微图案和平面丝膜基板,然后通过时间推移相衬成像,扫描电子显微镜,生化代谢活性和核酸含量的评估评估。总之, 在体外培养体系的丝膜提供了一个可定制的实验装置,研究细胞表面相互作用的生物材料的基板上,然后可以优化,然后在体内模型转化为适合。使用这里的文化系统提出的意见是目前正在使用中的应用范围从基本的细胞相互作用,医疗设备设计,以帮助,因此相关的生物医学领域的广泛。
再生丝膜细胞培养基材的使用日益普及,在过去的二十年,由于这种蛋白质的物质属性的广泛特性,并增加理解它的生物材料的实用3,8。这里所描述的文化系统代表在体外测试系统评估图案的丝膜生物材料的基板7细胞表面相互作用的小说。该系统可在细胞随着时间的推移,可以很容易地通过高通量数据收集的相互作用进行深入分析。这在很大程度上启用,因为丝膜具有可以修改,直接影响细胞的功能8,9,12可调生物材料特性,其中包括:控制表面微/纳米表面形貌7;通过共价修饰或吸附各种表面化学生物活性分子13,强大的机甲15,16 anical性能;控制材料的亲水/疏水16;批量加载释放的生物化合物4,8,17和控制溶解/酶的降解率,通过控制的二级结构(β表内容)11,18,19 。
丝膜的透明度,通过退火薄膜为下一段时间的真空期在水汽7,15存在。这种处理方法使β-折叠二级结构的形成,促进不溶于水的材料,同时允许最小衍射光15。这种薄膜的透明度,使直接的活细胞成像成像方式使用任意数量的显微镜系统12,20(即宽视场和荧光),可根据就业的关键。除了活细胞成像,丝膜可以很容易地从日移除ê文化系统,以使更多的固定和分析。因此,可以在这个系统上进行直接的实验评估的种类繁多,适用于许多的3,8,9,12,13,21技术领域各种各样的细胞/组织来源。时间推移成像结果说明,文化数据实时收集和利用作为一个例子来说明如何表面地形影响细胞间的相互作用。代表结果表明,丝膜生物材料,可以用来支持HCLE文化增长,是可修正到标准的细胞增殖和代谢实验( 图4)。此外,文化是固定的,处理扫描电子成像或其他协议( 图3)。
丝膜基板生产中具有较高的保真度,一致性实验室,成本相对较低( 图1)。这使reproducibility在两种文化的系统设置和实验结果。它已被证明水退火处理,产生一个稳定的丝绸文化内的薄膜材料,定义待2,15,22解决方案中的蛋白酶浓度的降解率。因此,这些材料可用于长时间的长期细胞培养,或保持植入取决于生理位置8个月或年。此外,最近的工作表明,蛋白质的结构和水退火丝膜材料性能是一致的批次为允许重复性文化成果,通过各种机械和生物物理检测方法15,16所示。此外,在材料的表面之间的电影批次伟大的保真度,扫描电镜,原子力micrscopy(AFM)和细胞培养的研究劳伦斯:2008wr,Omenetto:2008tc,布雷:2011kq}表示7,23,24。材料STABILITY和一致性是通过各种机械传导途径细胞如何感知的文化基底,并最终产生25,26所需的/不需要的细胞反应的一个重要因素。
培养基质,如组织培养处理的塑料或玻璃的历史标准,提供细胞附着足够的基板。然而,这些材料是不是可修正为进一步在体内的效用。可以设想,丝膜生物材料可以在体外定制,一次实验的期望已经实现定制的电影,可以直接转化为体内模型。这种配对之间在体外和体内实验设计提供了一个很大的优势超过其他基板,经常在体外用这种植入丝绸生物材料。
The authors have nothing to disclose.
资金从K08EY015829国立卫生研究院,R21EY019561 R24EY015656,P41 EB002520,以R01 EY020856研究,以防止失明的职业发展奖,机构三干细胞倡议。 HCLE细胞株提供礼貌博士艾琳吉普森。笔者想感谢她的技术援助和指导博士爱红刘威尔康乃尔医学院的细胞培养,安东尼在她用扫描电镜成像,组织工程资源中心(TERC)的技术援助特别手术医院Labissiere塔夫茨大学材料的开发,技术支持和康奈尔大学纳米科学与技术设施中心(CNF的)在硅晶片制造的援助。
Material Name | Company | Catalogue Number |
Silk cocoons | Tajima Shoji Co., LTD. | NA |
PDMS monomer and cross-linker | Momentive | RTV615A 01P |
Sodium Carbonate | Sigma | S2127 |
Lithium Bromide | Sigma | 213225 |
Slide-A-Lyzer | Thermo Scientific | 66110 |
1 mL Syringe | Becton-Dickenson | 309602 |
Stainless steel washer | Superior Washer | 81610 |
24-well plate | VWR | 353047 |