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译文字数: | 10491 字 (节选翻译) | 译文格式: | Doc.docx (Word) | 更新时间: | 2019-09-16 |
用于改变细胞环境的机械动态PDMS基质的研究_材料化学外文翻译
译文(字数:10491):
摘要:细胞外基质(ECM)的机制在控制细胞行为(例如细胞扩散和分化)中起关键作用。ECM力学已经主要概括为弹性水凝胶,包括模拟复杂行为(例如纤维化)的动态特性;然而,在许多组织中,这些动态水凝胶不能引入粘弹性。因此,我们开发了一种两步交联策略:第一步先通过铂催化形成聚二甲基硅氧烷(PDMS)交联网络,然后通过硫醇-烯点击反应这种暂时控制的方式增强PDMS的交联。这种光引发反应能在细胞相容性条件下进行,并且在几分钟内使PDMS的压缩模量增加了10倍。随着材料的变硬,细胞有明显增长,成纤维细胞和间充质干细胞分别从~1300µm2和〜2700µm2变为1900 µm2和4600 µm2。此外,随着PDMS底物硬度的增加,心肌成纤维细胞的肌成纤维细胞有更高的活化率(从约2%至20%)。这些结果表明细胞对PDMS底物力学变化的响应,同时展示了一个机械动态和光响应PDMS基底平台来模拟ECM的动态行为。
关键词:粘弹性;光交联;动态的;弹性体;机械;机械传导
1.介绍
细胞外基质(ECM)是由纤维基质蛋白组成的能够影响影响细胞行为和组织结构的复杂三维(3D)网络。ECM的物理特性(例如,刚度[1-6],粘弹性[7]和表面形貌[8-10])在控制细胞行为中起着关键作用。特别是ECM的硬度,它是细胞形态 [11-13],迁移[14-16],增殖[17-19],基因表达[20-22]和分化[23-25]的关键调控因素。天然ECM的弹性模量随组织类型的不同而变化,比如在脑中弹性模量为0.5-1kPa,而在骨头中为10-20GPa。因此,重视自然力学环境是研究细胞与微环境相互作用的一种有效策略。
目前已开发出许多水凝胶系统来模拟ECM的机械性能[26-29],包括天然聚合物(如透明质酸,藻酸盐,胶原蛋白,明胶和壳聚糖)和合成聚合物(如聚丙烯酰胺和聚乙二醇)。在生物过程(例如,纤维化[30]、肿瘤发生[31,32]和伤口愈合过程中的组织重塑[33-35])中概述天然ECM的动态机械演化,硬化[36-38]和软化[39-42]水凝胶都已应用于细胞培养研究。然而,这些动态水凝胶表现得像弹性材料,缺乏大多数组织的粘弹性。
原文(PDF格式,未统计字数):
Mechanically dynamic PDMS substrates to investigate changing cell environments