微图案化

Abstract(#br)Induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (iPSC-CM) have been widely proposed as in vitro models of myocardial physiology and disease. A significant obstacle, however, is their immature phenotype. We hypothesised that Ca 2+ cycling of iPSC-CM is influenced by culture conditions and can be manipulated to obtain a more mature cellular behaviour. To test this hypothesis we seeded iPSC-CM onto fibronectin coated microgrooved polydimethylsiloxane (PDMS) scaffolds fabricated using photolithography, or onto unstructured PDMS membrane.

Abstract(#br)Cell-sheet-engineering based regenerative medicine is successfully applied to clinical studies, though cell sheets contain uniformly distributed cells. For the further application to complex tissues/organs, cell sheets with a multi-cellular pattern were highly demanded. Micro-contact printing is a quite useful technique for patterning proteins contained in extracellular matrix (ECM). Because ECM is a kind of cellular adherent molecules, ECM-patterned cell culture surface is capable of aligning cells on the pattern of ECM.

Abstract(#br)Micropatterned polymer surfaces that operate at various temperatures are required for emerging technical applications such as handling of objects or space debris. As the mechanical properties of polymers can vary significantly with temperature, adhesion performance can exhibit large variability.

生物活性表面和材料在多种组织工程应用中显示出巨大潜力，但往往难以完全模拟复杂的身体系统。细胞外基质( ECM )是所有组织中重要的生物活性成分，最近被确定为一种潜在的溶液，可与生物材料结合使用。在组织工程中，ECM可以通过使用对再生过程至关重要的生化和生物力学线索，在各种应用中得到应用。然而，维持天然细胞分泌的ECM的维度、空间取向和蛋白质组成的可行解决方案在组织工程中仍然具有挑战性。因此，本工作采用软光刻技术制造了具有三维性质的微图形化聚二甲基硅氧烷( PDMS )基底，以控制细胞的黏附和对准。细胞排列在微图案的PDMS上，分泌和组装ECM，并脱细胞产生排列的基质生物材料。与对照组相比，接种到去细胞化、模式化ECM上的细胞表现出高度的排列和沿模式迁移。这项工作开始为阐明天然细胞分泌的ECM在指导细胞功能方面的巨大潜力奠定基础，并为将天然生物活性成分纳入新兴的组织工程技术提供进一步指导。

采用超音速团束沉积( SCBD )技术将金纳米颗粒沉积到聚二甲基硅氧烷( PDMS )上，然后飞秒( fs )激光加工，制备了柔性微电极。金纳米粒子在PDMS中的SCBD形成了类似于弹性体基底的力学性能的纳米复合薄膜。电中性金属纳米粒子穿透聚合物基体，随机分布到几百纳米的深度，形成欧姆导电通路。在软基底上进行高分辨率的图形化是飞秒激光烧蚀热损伤相对很小的微米线所克服的一大挑战。制备了宽度为3   μ m的微电极。100   nm厚膜的印刷线材电阻为480 Ohm / square，200   nm厚膜的印刷线材电阻为210 Ohm / square。计算得到的薄膜平均电阻率为2.5 ~ 2.6mΩ · cm，比物理气相沉积金的平均电阻率高3个数量级，不适合用于大电流互连，但足以用于低电流信号传输，如用于电学和电化学生物传感器。

纳米纤维胶原凝胶的形貌微模式化有望制备模拟体内细胞外基质形貌细胞微环境的生物功能结构。然而，通过这种技术获得结构稳定的胶原微图案仍然是一个具有挑战性的问题。这里，我们报道了一种新的原位光化学交联辅助胶原模压( IPC-CE )工艺，该工艺是基于胶原压缩基模压和UV-核黄素交联的一体化制备技术。采用微模式化聚二甲基硅氧烷( PDMS )母模的IPC-CE工艺，可使胶原纳米纤维压实成模具的微腔，同时在纳米纤维间发生核黄素介导的光化学反应，从而产生健壮的微模式化胶原构象。IPC-CE制备的微图案胶原结构具有显著的抗复水和手动处理的机械电阻率，仅靠传统的胶原压缩压模是无法实现的。在处理过程中应用了不同尺寸的微图案(最小特征尺寸2 )。NIH 3T3细胞在微图案胶原结构上的培养最终显示了其在生物学应用中的实际适用性，与传统结构相比，各向异性形貌对细胞的影响显著。

纳米纤维胶原凝胶的形貌微模式化有望制备模拟体内细胞外基质形貌细胞微环境的生物功能结构。然而，通过这种技术获得结构稳定的胶原微图案仍然是一个具有挑战性的问题。这里，我们报道了一种新的原位光化学交联辅助胶原模压( IPC-CE )工艺，该工艺是基于胶原压缩基模压和UV-核黄素交联的一体化制备技术。采用微模式化聚二甲基硅氧烷( PDMS )母模的IPC-CE工艺，可使胶原纳米纤维压实成模具的微腔，同时在纳米纤维间发生核黄素介导的光化学反应，从而产生健壮的微模式化胶原构象。IPC-CE制备的微图案胶原结构具有显著的抗复水和手动处理的机械电阻率，仅靠传统的胶原压缩压模是无法实现的。通过控制过程中施加的压力( 115 k Pa )和紫外线剂量( 3.00 J / cm2 )，可以得到不同尺寸(最小特征尺寸\u003c 10μm )和形状的微图案。NIH 3T3细胞在微图案胶原结构上的培养最终显示了其在生物学应用中的实际适用性，与传统结构相比，各向异性形貌对细胞的影响显著。

采用超音速团束沉积( SCBD )技术将金纳米颗粒沉积到聚二甲基硅氧烷( PDMS )上，然后飞秒( fs )激光加工，制备了柔性微电极。金纳米粒子在PDMS中的SCBD形成了类似于弹性体基底的力学性能的纳米复合薄膜。电中性金属纳米粒子穿透聚合物基体，随机分布到几百纳米的深度，形成欧姆导电通路。在软基底上进行高分辨率的图形化是飞秒激光烧蚀热损伤相对很小的微米线所克服的一大挑战。制备了宽度为3   μ m的微电极。100   nm厚膜的印刷线材电阻为480 Ohm / square，200   nm厚膜的印刷线材电阻为210 Ohm / square。计算得到的薄膜平均电阻率为2.5 ~ 2.6mΩ · cm，比物理气相沉积金的平均电阻率高3个数量级，不适合用于大电流互连，但足以用于低电流信号传输，如用于电学和电化学生物传感器。