En ny rynke til cellekultur

Ved hjælp af en teknik, der introducerer små rynker i grafenark, forskere fra Brown University har udviklet nye teksturerede overflader til dyrkning af celler i laboratoriet, der bedre efterligner de komplekse omgivelser, hvor celler vokser i kroppen.

"Vi ved, at celler formes af deres omgivelser, "sagde Ian Y. Wong, adjunkt i teknik og en af ​​undersøgelsens forfattere. "Vi har vist, at du ret let kan oprette strukturerede miljøer til cellekultur ved hjælp af grafen."

Traditionelt set cellekultur i laboratoriet er udført i petriskåle og på andre flade overflader. Men i kroppen, celler vokser i betydeligt mere komplekse miljøer. Forskning har vist, at en celles fysiske omgivelser kan påvirke dens form, fysiologi, og endda udtryk for dets gener. Det har fået forskere i det sidste årti til at lede efter måder at dyrke celler på i laboratorieindstillinger, der er lidt mere komplekse.

Det er ikke let at lave overflader med teksturer, der er små nok til at være relevante i mobilskalaen, imidlertid. Så Brown -teamet vendte sig til en darling i nanotekverdenen:grafen, carbon nanomaterialet.

For at lave deres teksturerede overflader, forskerne brugte grafenoxid dispergeret i en opløsning og duppede på et substrat fremstillet af et gummiagtigt siliciummateriale. Inden grafen påføres, spænding påføres underlaget for at strække det ud som et gummibånd. Når grafenet tørrer, spændingen frigøres, og substratet klikker tilbage til sin normale størrelse. Når det sker, små rynker - kamme, der kun er et par mikrometer høje og med få mikrons mellemrum - dannes i grafenlaget oven på substratet.

Rynkernes størrelse kan styres af koncentrationen af ​​grafenopløsningen og omfanget af substratstrækningen. En mere koncentreret opløsning øger afstanden mellem rynkerygene. Flere strækninger øger rynkernes højde.

En del af skønheden ved disse overflader er den lethed, hvormed de kan laves, siger Mehrdad Kiani, en brun bachelorstuderende og medlem af forskerholdet.

"Andre metoder er meget mere arbejdskrævende, "Sagde Kiani." Med denne metode, du kan tage et langt stykke gummisubstrat, stræk det ud, og placer mange dråber på én gang. "Det lange bånd kan derefter skæres i små rektangler, som kan placeres i flerbrøndsplader til laboratorieforsøg.

Når de havde deres rynkede overflader, forskernes næste trin var at se, om disse rynker påvirkede væksten af ​​celler dyrket på overfladerne. I en undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort i tidsskriftet Kulstof , teamet dyrkede fibroblastceller fra mennesker og mus (celler involveret i sårheling) på flade grafenplader og på rynkede. Undersøgelsen afslørede store forskelle i, hvordan celler voksede på hver af overfladerne.

"På den flade grafen, cellerne var uorganiserede, multipolær og ikke justeret, "sagde Evelyn Kendall Williams, et andet bachelor -medlem af forskerholdet. "Men på den rynkede overflade, cellerne blev forlænget og stærkt justeret langs rynkerne. Disse morfologiske træk er mere tegn på en biologisk relevant fænotype. "

I kroppen, fibroblaster vokser i krogene i bindevævet. De har en tendens til at have en lang, spindlet udseende ligner udseendet af de celler, der voksede i grafen -rynkerne.

Efter at have vist, at deres rynkede overflade kan påvirke cellernes form, forskerne vil fortsætte med at lave eksperimenter med rynker i forskellige former og størrelser. Disse overflader gør det muligt, fordi rynkerne i sig selv er letjusterbare. "Vi synes, at dette er en fantastisk ny måde at forstå, hvordan cellers vækst påvirkes af deres fysiske omgivelser, "Sagde Wong.

Overfladerne kan også bruges til at teste lægemidler i laboratoriet, Wong siger, eller måske som biomimetiske overflader til implanterbare vævsstilladser eller neurale implantater.

Arbejdet var resultatet af et samarbejde mellem Wongs biomedicinske ingeniørlaboratorium og laboratoriet af Robert Hurt, professor i teknik ved Brown, der fokuserer på carbon nanomaterialer.

"Dette er en ny applikation til grafen, "Hurt sagde." Vi er lige begyndt at indse alle de innovative måder, man kan bruge denne atom tynde og fleksible byggesten til at lave nye materialer og enheder. "