水凝胶

Abstract(#br)Microfluidics-based lab-on-a-chips have many advantages, one of which is to provide physiologically relevant settings for cell biology experiments. Thus there is an ever increasing interest in their fabrication. Our goal is to construct three dimensional (3D) Controlled in vitro Microenvironments (C iv Ms) that mimic the in vivo microenvironments. Here, we present our optimized fabrication method that works for various lab-on-a-chip designs with a wide range of dimensions.

Abstract(#br)In this study, nanomechanical properties of a variety of polymeric materials was investigated by means of AFM. In particular, selecting different AFM probes, poly(methyl methacrylate) (PMMA), polydimethylsiloxane (PDMS) bulk samples, sol–gel hybrid thin films and hydrated hyaluronic acid hydrogels were indented in air to determine the elastic modulus. The force–distance curves and the indentation data were found to be greatly affected by the cantilever stiffness and by tip geometry.

Abstract(#br)Bio-functionalized microfluidic systems were developed based on a silk protein hydrogel elastomeric materials. A facile multilayer fabrication method using gelatin sacrificial molding and layer-by-layer assembly was implemented to construct interconnected, three dimensional (3D) microchannel networks in silk hydrogels at 100 μm minimum feature resolution. Mechanically activated valves were implemented to demonstrate pneumatic control of microflow.

文摘( # br )通过亲水丙烯酰胺单体和疏水PDMS-IPDI-HEMA大分子单体在水溶液中的胶束共聚合反应，设计并制备了一种具有可调透氧性的新型聚二甲基硅氧烷( PDMS )水凝胶。对制备的水凝胶的形貌、化学成分和透氧性( Dk )进行了研究，并验证了其透氧性随着PDMS - IPDI - HEMA含量的增加而逐渐增加。因此，本工作为用环境友好的方法生产一类不使用有机溶剂的含有PDMS的水凝胶开辟了新的途径。

一系列生物反应器使用线性驱动器在体外施加拉伸力，但其培养环境的差异会限制研究之间的直接比较。3D打印的广泛普及现在提供了一个机会，可以开发一个\"通用\"的生物反应器室，以最小的外部编辑可以耦合到广泛使用的线性执行器平台，例如EBERS-TC3和CellScale MCT6，从而使结果与潜在治疗药物的一致测试之间具有更大的可比性。我们设计了一个生物反应器室，有6个独立的井，用Ultimaker 2将其3D打印在聚乳酸中，并用市售的涂料( XTC- 3D )———牛烷树脂防水。将细胞培养孔进一步涂复Sylgard- 184聚二甲基硅氧烷( PDMS )，产生低附着力的井表面。采用适当的涂布和洗涤步骤，乳酸脱氢酶试验表明所有材料均无细胞毒性，生物反应器防水、可灭菌、可重复使用。利用人间充质干细胞在纤维蛋白水凝胶中制备组织工程肌腱，在生物反应器中对5 %的循环应变( 0.5   Hz，5   h / day，21   d )进行响应，增加胶原- I α 1的产生，减少胶原- III α 1的产生。在未拉伸的肌腱对照中观察到细胞外基质钙化，表明分化异常，而在循环应变下培养的肌腱没有钙化，表现出腱源性表型。通过从公共数据库下载可编辑的CAD文件，并遵循我们描述的制造步骤，使研究人员能够快速、廉价地复制这种培养环境，供许多现有的生物反应器执行器平台使用。

一系列生物反应器在体外使用线性作动器施加拉力，但其培养环境的差异会限制研究间的直接比较。3D打印技术的广泛应用为开发一个\"通用\"生物反应器提供了一个机会，即在外部编辑最少的情况下，可以与广泛使用的线性执行机构平台耦合起来，例如EBERS-TC3和CellScale MCT6，从而使结果与潜在治疗药物的一致性测试更具可比性。我们设计了一个生物反应器腔，有六个独立的井，用Ultimaker 2在聚乳酸中3D打印，用市售的涂料( XTC- 3D )，一种牛油树脂防水。将细胞培养孔进一步涂复Sylgard- 184聚二甲基硅氧烷( PDMS )，产生低附着力的井表面。通过适当的涂布和洗涤步骤，乳酸脱氢酶试验显示所有材料无细胞毒性，生物反应器防水、无菌、可重复使用。人间充质干细胞在纤维蛋白水凝胶中产生组织工程肌腱，并在生物反应器中对5 %的循环应变( 0.5  Hz，5  h / d，21  d )进行响应，使胶原Ⅰα1的产量增加，胶原Ⅲα1的产量减少。未拉伸的肌腱对照观察到细胞外基质钙化，表明分化异常，而循环应变培养的肌腱没有钙化，表现出腱源性表型。这种生物反应器室的易制造性，使研究人员可以通过从公共数据库下载可编辑的CAD文件，并遵循我们描述的制造步骤，快速、廉价地再现这种培养环境，供许多现有生物反应器执行器平台使用。

在过去的5年中，透氧膜被广泛用于连续添加剂的制造。这些薄膜形成了聚合反应的抑制区，便于在加法模式下连续印刷。通常，用特氟隆制成的透氧膜是目前使用的。这些电影价格昂贵，并不普遍。因此，本研究探讨了利用聚二甲基硅氧烷( PDMS )和聚氨酯制备的低成本透氧膜用于连续增材制造的可行性。我们还表征了利用这些薄膜可以实现的烧蚀深度范围，以及用于消减烧蚀基制造以及混合添加剂/消减制造的潜在用途。结果表明，PDMS薄膜( 600  μm厚)可用于增减模式，旋涂PDMS薄膜( 40  μm厚)和旋涂PDMS薄膜( 20  μm厚)只适用于增减模式。后两种薄膜是不透氧的，但是，它们保留了氧气，能够制造死区，从而方便连续印刷。我们预期，这项工作将有助于研究人员选择合适的透氧膜用于连续添加、消减，以及混合添加/消减制造复杂三维结构的一系列应用。