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一道可用于细胞培养的“褶皱”
发布:shadow   时间:2015/4/27 9:24:43   阅读:2836 
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材料与测试:一道可用于细胞培养的“褶皱”1

来自美国布朗大学的研究人员通过利用某种技术在片材上引入一些微型褶皱,已经成功制备了一种可用于实验室细胞培养的带褶皱的纹理表面,这种具有纹理表面的材料能够更好的模仿细胞在人体内生长的复杂环境。
 
“我们知道细胞的生长是非常容易受到环境的影响”,工程助理教授,同时也是该项目的研究者之一的Ian Y. Wong说道:“我们发现通过利用石墨烯人们能够轻易的模仿出可用于细胞培养的带纹理的特定环境”。
 
通常,实验室内细胞培养都是在培养皿或者一些平坦的表面上进行的。但是在人体内,细胞却是在一个相当复杂的环境中成长,研究人员已经发现细胞所处的实体环境能够影响到细胞的形状、生理机能,甚至会影响到细胞内基因的表达。在过去的十年里,科学家们一直在寻找方法希望能够在更加复杂的实验环境里进行细胞培养。在材料表面上制备出小到和细胞同一尺寸级别的纹理褶皱是非常不容易的,因此,来自布朗大学的研究人员开始求助于纳米科技:石墨烯,一种碳纳米材料。
 
为了制备出想要的具有纹理的表面,研究人员将氧化石墨烯分散到一种溶液里,然后将其涂覆到一种由硅橡胶材料制成的基体表面上。在将石墨烯涂上之前,需要先对基体施加一定的张力,以使得它像橡皮圈一样伸展开来。在石墨烯干燥之后,去除掉之前施加的张力,基体材料缩回到原来正常的尺寸大小。当这些做好之后,微小的褶皱——几微米高,彼此间相隔也只有几微米的皱纹——在基体上的石墨烯层上就形成了。这种褶皱的大小能够通过控制石墨烯溶液的浓度和基体材料受张力后的伸展程度加以调控。浓度越大的石墨烯溶液将会增大褶皱之间的距离和空间;基体材料的伸展程度越大,褶皱的高度也将越大。
 
材料与测试:一道可用于细胞培养的“褶皱”2
 
Mehrdad Kiani,布朗大学的一个研究生同时也是该项目的研究者之一说道:“其他的一些方法都属于劳动密集型的,通过采用这种方法,我们可以使用一块很长的橡胶基体,将其伸展开,然后一次性滴上许多石墨烯溶液。这种长的带状的橡胶基体可以切成许多小型的长方体,存放起来用于实验研究”。
 
在制备好了带有褶皱的表面后,研究人员的下一步则是检测这种表面是否会影响到细胞的生长。在最近发表在《Carbon》期刊上的一项研究里,研究人员在平坦的石墨烯片上和带有褶皱的石墨烯片上分别培养人和小鼠的成纤维细胞(一种与伤口愈合有关的细胞),观察结果显示在不同的生长环境里,细胞表现出了不同的生长情况。“在平坦的石墨烯上,细胞呈现紊乱的、多极化的不均一状”,该研究小组的另一个研究生Evelyn Kendall说道:“但是在具有褶皱的表面上,细胞往往是细长的并且沿着褶皱高度有序排列的,这些形态特征对于生物学家具有很高的参考价值”。在人体内,成纤维细胞一般都生长在结缔组织的角落和缝隙里,它们都倾向于形成细长的形态,和在具有褶皱的石墨烯片层上生长的细胞非常相似。
 
虽然已经证实了这种纹理表面能够影响细胞的形状,研究者们仍将继续研究不同形状和大小的褶皱对细胞生长的影响。这种表面非常容易制备,因为研究者们能够轻易的调控褶皱的形状和大小。Wong认为这是一种全新的方法,使得研究人员能够更好的去理解细胞的生长是如何受到物理环境的影响。
 
“我们制备的这种表面还能够用于实验室药物测试方面”,Wong说道:“也许还可以用作可移植式组织支架或者神经移植等方面的生物模拟表面”。
 
该项研究由Wong的生物医药工程实验室和来自布朗大学的工程教授Robert Hurt的实验室合成完成,其中Robert Hurt教授的研究重点就是碳纳米材料。
 
“这是石墨烯的又一个新应用”,Hurt教授说道:“我们才刚刚开始发觉许多创新性的方法都是利用这种原子级厚度的弹性材料去制备一些新的材料和装置”。
 


来源:材料与测试
译者:vince
译自phys.org
 
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