Películas del Polielectrolito - Aproximación Versátil Para Generar los Ambientes Bien-Controlados para las Aplicaciones de la Ingeniería del Tejido

Profesor Leus Zhai, Centro de Tecnología de Nanoscience y el Departamento de la Química, Universidad de la Florida Central
Autor Correspondiente: lzhai@mail.ucf.edu

Ingeniería del Tejido, un campo emergente en el área de la atención sanitaria humana, cosechadoras biología y ciencia material y el dirigir para generar productos con funcionamiento bioquímico y fisioquímico conveniente para reparar o para reemplazar porciones de o los tejidos enteros (es decir, hueso, cartílago, vasos sanguíneos, diafragma, Etc.). Uno1 de los retos en aplicaciones de la ingeniería del tejido es preservar actividades físicas normales de las células en andamios sintetizados y mantener la función tejido-específica.

Puesto Que las células en tejidos se adhieren a y obran recíprocamente con su ambiente extracelular vía la célula-célula especializada y contactos célula-extracelulares (ECM) de la matriz, 2 la función tejido-específica que mantiene de tejidos artificiales depende de la célula/del andamio y la célula/acciones recíprocas de la célula.3 in vivo el incremento de la formación del tejido y la maduración son la viabilidad, la proliferación, y el extenderse de células.

La Matriz Extracelular, también designada el ECM, es la parte extracelular del tejido animal que proporciona generalmente el soporte estructural a las células animales además de realizar otras funciones importantes.

La Célula es la unidad estructural y funcional básica de todos los organismos vivos sabidos. Es la unidad más pequeña de un organismo que se clasifique como cosa viva, y a menudo se llama el bloque hueco de la vida.

Para mejorar cada uno de estos parámetros, los esfuerzos cada vez mayores se han hecho de desarrollar nuevas capas para mejorar el biocompatibility de una superficie dada. La adsorción (LBL) del molecular-nivel de la capa-por-capa de polímeros con diversas acciones recíprocas ahora es una metodología establecida para crear capas conformales de la película fina con las propiedades físicas, bioquímicas, y químicas exacto sintonizadas.

Esta técnica implica la adsorción secuencial de los materiales que pueden formar acciones recíprocas intermoleculares. Las acciones recíprocas Intermoleculares incluyendo acciones recíprocas, bondings del hidrógeno 4 y acciones recíprocas5,6 electroestáticos opuestos de la ácido-base7,8 se han utilizado en la construcción de sistemas de múltiples capas uno mismo-ensamblados LBL, o se remitieron como películas de múltiples capas del polielectrolito. Tal técnica proporciona a una plataforma versátil para el ensamblaje de materiales y de nanostructures del interés en los contextos de las superficies functionalizing para las aplicaciones de la ingeniería del tejido.

Los multilayers del Polielectrolito se han depositado en los substratos planares y las fibras poliméricas del electrospun para explorar su capacidad de manipular las actividades de la célula tales como proliferación y extenderse. Las fibras del electrospun functionalized con las películas de múltiples capas del polielectrolito pueden imitar el ECM que es una red altamente hidratada que recibe tres componentes importantes: elementos fibrosos (e.g collagens, elastina y reticulin), moléculas que llenan del espacio (e.g glycosaminoglycans covalente conectados a las proteínas bajo la forma de proteoglycans) y glicoproteínas adhesivas (e.g fibronectin, vitronectin y laminin).

El Profesor Leus Zhai y sus colegas en el Centro de Tecnología de Nanoscience ha explorado la aplicabilidad de los multilayers del polielectrolito para modelar y la manipulación de diversas células mamíferas usando el módulo De Young de películas de múltiples capas. Utilizando tal diverso comportamiento celular en diversas superficies, hemos generado modelos celulares estables creando modelos de múltiples capas usando el laser que se separaban a través de máscaras de la foto.

Cuadro 1. Imágenes del Microscopio del día Hippocampal 20 de las células de la cultura (panel izquierdo) y del día cardiaco neonatal 100 de los miocitos de la cultura (panel derecho). La barra de la Escala representa el µm 100.

El Cuadro 1 muestra los modelos de células cardiacas en los modelos de cristal de PAA/PAAm-bare y de células hippocampal en modelos del cristal de PAA/PAH-bare. Los modelos de la célula son estables hasta más que cientos días. En comparación, el modelar más de uso general de la célula material-polivinílico (glicol de etileno) (ESPIGA) puede lograr la estabilidad solamente por un par de semanas.9 Los nanofibers functionalized los Polielectrolitos del polímero también se han utilizado para ascender el incremento de la célula, y la mejor compatibilidad demostrada de la célula comparada a los substratos de cristal descubiertos (Cuadro 2).

Cuadro 2. (a) una imagen del microscopio electrónico (SEM) de exploración de los nanofibers del polímero. (b) las células del músculo esquelético C2C12 en el substrato de cristal. (c) las células del músculo esquelético C2C12 en nanofibers del polímero.

Las películas del Polielectrolito han ofrecido no sólo una aproximación versátil para generar los ambientes bien-controlados para las aplicaciones de la ingeniería del tejido, pero también proporcionan a una plataforma ideal para la célula/el material de investigación y la célula/las acciones recíprocas de la célula desde un punto de vista fundamental de la investigación.

La investigación Futura de las películas del polielectrolito requiere la colaboración con los científicos, el biólogo, y los clínicos de los materiales investigar la estabilidad de las películas, y la reacción de los sistemas inmunes y de las células fagocitarias.


Referencias

1. Langer, R y Vacanti JP, ingeniería del Tejido. Ciencia 260, 920-6; 1993.
2. H.K. Kleinman, D. Philp y M.P. Hoffman, Curr. Opin. Biotechnol., 2003, 14, 526.
3. Li, M.; Mondrinos, M.J.; Gandhi, M.R.; Ko, F.K.; Weiss, A.S.; Lelkes, P. Biomaterials 2005, 26, 5999.
4. Decher, G. “Nanoassemblies Confuso: Hacia Ciencia 1997 de Multicomposites Polimérico Acodado”, 277, 1232.
5. Yang, S.; Rubner, M.F. “Micropatterning de las Películas Finas del Polímero con el Polielectrolito Hidrógeno-Bajo fianza pH-Sensible y Reticulable Multilayers” J. Am. Quím. Soc. 2002, 124, 2100.
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8. Li, D.; Jiang, Y.; Li, C.; Wu, Z.; Chen, X.; Li, Polímero 1999, 40, 7065 de la Deposición Inducida Reacción de la Ácido-Base del Y. “Uno mismo-Ensamblaje de Polyaniline/de Películas Ácidas poliacrílicas vía”.
9. Dhir, V.; Natarajan, A.; Stanceescu, M.; Chunder, A.; Bhargava, N.; Das, M.; Zhai, L.; Molnar, P. el “Modelar de la Célula Mamífera Diversa Pulsa hacia adentro Media Sin suero con Photoablation” Biotechnol. Prog. 2009, 25, 594.

Derechos De Autor AZoNano.com, Profesor Lei Zhai (Universidad de la Florida Central)

Date Added: Nov 4, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:42

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