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高分子電解質のフィルム - ティッシュ工学アプリケーションのための十分制御の環境を生成する多目的なアプローチ

教授レイ Zhai化学中央フロリダの大学 Nanoscience の技術センターおよび部門
対応する著者: lzhai@mail.ucf.edu

人間のヘルスケアの領域のティッシュ工学、出現フィールド、コンバイン生物学および物質科学および適した生化学的な、 physiochemical パフォーマンスの製品を部分のか全ティッシュ (すなわち、骨、軟骨、血管、ぼうこう、等) を修理するか、または取り替えるために生成するために設計。 ティッシュ1 工学アプリケーションの挑戦の 1 つは総合的な足場のセル正常な身体活動を維持し、ティッシュ特定の機能を維持することです。

ティッシュのセルがに付着し、細胞外の環境と専門にされたセルセルおよびセル細胞外のマトリックスの接触によって相互に作用している (ECM)ので、2 人工的なティッシュの維持のティッシュ特定の機能はセル/足場によっておよびセル/セル相互作用決まります。3 ティッシュの形成の生体内の成長および成熟はセルの実行可能性、拡散、および広がりです。

また ECM と言われる細胞外のマトリックスは、通常他のいろいろで重要な機能の実行に加えて動物のセルに構造サポートを提供する動物組織の細胞外の部分です。

セルはすべての知られていた生きている有機体の基本的な構造および機能ユニットです。 それは生物として分類されるで、頻繁に生命のブロックと呼出されます有機体の最も小さい単位。

これらのパラメータのそれぞれを改善するためには、増加する努力はある特定の表面の biocompatibility を改善するために新しいコーティングを開発するためのなされました。 今では異なった (LBL)相互作用によるポリマーの層によ層の分子レベルの吸着は正確に調整された物理的で、生化学的な、化学特性と等角の薄膜のコーティングを作成するための確立した方法です。

この技術は分子間の相互作用を形作ることができる材料の順次吸着を含みます。 反対の静電気の相互作用、水素の bondings および 4 酸ベース相互作用5,6 を含む分子間の相互作用は7,8 LBL によって自己組み立てられる多層システムの構築で使用されるか、または高分子電解質の多層フィルムとして参照しました。 そのような技術はティッシュ工学アプリケーションのための functionalizing 表面の文脈の興味の材料そして nanostructures のアセンブリに多目的なプラットホームを提供します。

高分子電解質の multilayers は平面の基板および重合体の electrospun のファイバーで拡散および広がりのようなセル作業を処理する機能を探索するために沈殿しました。 高分子電解質の多層フィルムと functionalized electrospun のファイバーは 3 つの主要コンポーネントを催す非常に水和させたネットワークである ECM をまねることができます: 繊維状の要素 (例えば collagens、エラスチンおよび reticulin)、スペース満ちる分子 (共有に proteoglycans の形で蛋白質にリンクされる例えば glycosaminoglycans) および付着力の糖蛋白質 (例えば fibronectin、 vitronectin および laminin)。

Nanoscience の技術センター教授レイ Zhai および彼の同僚は多層フィルムのヤングの係数を使用して異なった哺乳類セルの模造および処理のための高分子電解質の multilayers の適用の可能性を探索しました。 異なった表面でそのような別の細胞動作を利用することによって、写真マスクを通って融除している私達は安定した細胞パターンをレーザーを使用して多層パターンの作成によって生成しました。

図 1. 文化 (左のパネル) の Hippocampal セル日 20 および文化 (右のパネル) の新生児の心臓 myocytes 日 100 の顕微鏡の画像。 スケール棒は 100 µm を描写します。

図 1 は PAA/PAAm 裸のガラスパターンの心臓セルおよび PAA/PAH 裸のガラスパターンの hippocampal セルのパターンを示します。 セルパターンは百日以上まで安定しています。 相対的に、材料多最も広く使われたセル模造は (エチレン・グリコール) (止め釘) 二三週間のためのだけ安定性を達成できます。9 また高分子電解質 functionalized ポリマー nanofibers がセル成長および裸のガラス基板 (図 2) と比較される示されたよりよいセルコンパティビリティを促進するのに使用されていました。

図 2. (a) ポリマー nanofibers の (SEM)走査型電子顕微鏡の画像。 (b) ガラス基板の骨格筋 C2C12 のセル。 (c) ポリマー nanofibers の骨格筋 C2C12 のセル。

高分子電解質のフィルムはティッシュ工学アプリケーションのための十分制御の環境を生成するために多目的なアプローチだけ提供しましたがまた基本的な研究の視点からの調査のセル/材料に理想的なプラットホームをおよびセル/セル相互作用提供します。

高分子電解質のフィルムの未来の研究は材料の科学者、生物学者および臨床医との共同が免疫組織および phagocytic セルのフィルムの安定性および応答を調査するように要求します。


参照

1. Langer、 R 及び Vacanti JP のティッシュ工学。 科学 260、 920-6; 1993 年。
2. H.K. Kleinman、 D. Philp および M.P. ホフマン、 Curr。 Opin。 Biotechnol。、 2003 年、 14、 526。
3. 李、 M.; Mondrinos、 M.J.; Gandhi、 M.R.; Ko、 F.K.; Weiss、 A.S.; Lelkes、 P. Biomaterials 2005 年、 26、 5999。
4. Decher、 G. 「曖昧な Nanoassemblies: 層にされた重合体の Multicomposites の方」科学 1997 年、 277 1232。
5. ヤン、 S.; Rubner、 pH に敏感な、交差連結可能水素担保付きの高分子電解質 Multilayers」 J. Am が付いているポリマー薄膜の M.F. 「Micropatterning。 Chem。 Soc. 2002 年、 124、 2100。
6. Sukhishvili、 S.A.; Granick の S. の 「、水素担保付きの順次自己アセンブリによって」形作られた消去可能なポリマー Multilayers 高分子は 2002 年、 35、 301 層になりました。
7. ヤマイモ、 C.; Kakkar の A.K. の 「無水ケイ酸の表面の酸ベース加水分解化学による Dihydroxy 終えられた分子の分子自己アセンブリ: 段階的な多層の薄膜の構築」 Langmuir 1999 年、 15、 3807。
8. 李、 D.; 江、 Y.; 李、 C.; ウー、 Z.; 陳、 X.; 李の Y. 「酸ベース反作用によって誘導される沈殿による Polyaniline/ポリアクリル酸のフィルムの自己アセンブリ」ポリマー 1999 年、 40、 7065。
9. Dhir、 V.; Natarajan、 A.; Stanceescu、 M.; Chunder、 A.; Bhargava、 N.; Das、 M.; Zhai、 L.; Molnar、模造多様な哺乳類セルの P. は 「血清に Photoablation」 Biotechnol の自由な媒体を打ち込みます。 Prog。 2009 年、 25、 594。

教授 Lei Zhai (中央フロリダの大学)、版権 AZoNano.com

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

Last Update: 13. June 2013 23:20

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