היכולת לטפח תאים מחוץ לאורגניזם חי מהווה את עמוד השדרה של ביוטכנולוגיה מודרנית, גילוי סמים ורפואה רגנרטיבית.עם זאת, הפעולה הפשוטה של הצבת תא על צלחת פלסטיק היא אירוע בין-גזעי מורכב מאוד.המשטח שעומד בתא - הכימיה, המכניקה והטופוגרפיה המתעוררת - יכול לקבוע אם התא דבק, מתפשט, מתפרס, מתפרעים, או מבדל: LTF: מצופה מעמודי תאים חיוניים של תאים אלה, כמו מנגנונים חיצוניים (מסלולאריים)

The Biological Rationale for Surface Coatings

עקבו אחרי The Extracell Matrix

ברקמות הילידים שלהם, תאים מוקפים מאפר מורכב של חלבונים, גליקופרוטאינים, ופוליצריקים הידועים כמטריקס חוץ סלולרי.רשת דינמית זו מספקת לא רק תמיכה מבנית אלא גם אותות ביוכימיים ומכניים שמסדירים התנהגות תאים באמצעות הדבקה חד-צדדית של 2005 (ACMG) כמו רכיבי ריצוף סטנדרטיים (D) בדרך כלל טיפול בפוליסטיריטריאני, מציעה באופן סינתטי יחסית הידרופובי ואנטי כי הם תומכים בתאים אנלוגיים ואנטיים רבים (אונדנטים) עם תאים אנלוגיים (אונדקטיים) כגון תאים אנרגטיים (ACMD) כגון תאים אלה.

תגית: Adhesion Mechanism

התוצאה התאיתית היא בעיקר על ידי קולטנים טרממברינים שקושרים את הרצועות ECM ספציפיות. Upon מחייב, integrins אשכול לתוך הדבקה מוקדית, המקשרת את ECM למנגנוני ה- ECM ל- intracellic Actin cytoskton (הקישורים האלה גורמים מחוץ לאבחון אירועים המשפיעים על הישרדות תאים, התפשטות, והפחתה שונה של הציפוי של הציפוי המוח, כמו ציפויים האלקטרו-Fheegrinic) באופן ישיר של הציפוי של הציפוי של הציפוי של הציפוי של הציפוי של הציפוי של הציפוי של הציפוי של הציפוי של הציפוי של הציפוי של הציפוינין.

תכונות עיקריות של תרבות Surface Coatings

הביצועים של ציפוי נתון מוכתבים על ידי התכונות הפיזיאוכימיות שלה.ארבע פרמטרים הם בעלי השפעה במיוחד: טעינת פני השטח, הידרופילנסיות, טופוגרפיה ומצגת קבוצתית פונקציונלית.לעבור כל אחד מהם יכול לשנות באופן דרמטי את התנהגות התא.

  • (FLT:0) אחריות כוללת: FLT:1 חיובי משטחים טעונים (למשל, פולי-L-lysine) למשוך קרום תא טעון שלילי באמצעות אינטראקציה אלקטרוסטטית, שיפור ההחזקה הראשונית.עם זאת, מנגנון זה אינו עוסק קולטנים ספציפיים בדלקתיים, כל כך ארוך טווח, וסימן עשוי להיות שונה משטחים ECM-coated.
  • (FLT:0) Hydrophilicity ו- Wettability:FLT) 1 משטחים הידרופיליים בדרך כלל לקדם מודעות חלבונים ודבקות תאים לאחר מכן. מצד שני, משטחים הידרופוביים יכולים לקלקל מודעות או חלבונים מחוסנים, להפחית את הפעילות הביולוגית שלהם.
  • (FLT:0)טופוגרפיה ו-Creveness:FLT:1 תכונות ננומטריות, כגון המבנה fibrillar של קולגן או חרטות על פולימרים סינתטיים, השפעה על היווצרות של דבקות מוקד.תאים תחושה רמזים טופוגרפיים דרך integrins ויכול להתאים את עצמם לאורך רכסים או להיות מוארכים יותר על פני השטח.
  • קבוצות FLT:0Functional Groups:FLT:1 Amino, carboxyl וקבוצות hydroxyl ניתן להציג כדי להקל על אי-יציבות של חלבונים ECM. קבוצות אלה משפיעות גם על הכיוון והיציבות של שכבת הציפוי.

סוגים נפוצים של Surface Coatings

ציפויי פני השטח ניתן לחלק לשלוש קטגוריות רחבות: טבעי נגזר, סינתטי, ומבוסס על פטיד / פטיד.כל אחד יש יתרונות ומגבלות שונים.

באופן טבעי: Derived Coatings

(ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

עקבו אחרי Synthetic Coatings

(ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

Recombinant ו-Ptide- Based Coating

כדי לשלב את הפעילות הביולוגית של ציפויים טבעיים עם הכדאיות של אלה סינתטיים, החוקרים פיתחו שברים ECM recombinant ורצף peptide קצר.לדוגמה, שברים fibronectin המכיל RGD ו PHSRN סינרגיה רצף תמיכה בדלקת מפרקים מחייבת עם מפרט גבוה יותר.

טכניקות ושיקולים

כיצד הציפוי הוא חשוב כמו החומר עצמו.טכניקות נעות מפרסומות פשוטות להפיכה קוונדנטית מתוחכמת.

אפשרויות ל-Freative Adsorption

השיטה הנפוצה ביותר כרוכה בקביעת המצע עם פתרון של חומר הציפוי, המאפשר מודעות ספונטניות המונעות על ידי אינטראקציות הידרופוביות וכוחות ואן דר וואלאס. גישה זו היא פשוטה אך מציעה שליטה מוגבלת על צפיפות וכיוון. התאמה חלבונים עשוי להשתנות על ידי מודעות, צמצום הפעילות.למרות חסרונות אלה, מודעות פסיביות נשאר תקן עבור רבים, במיוחד כאשר משתמשים ברזולוציה גבוהה של 10 גרם).

המונחים: covalent Immobilization

כדי להשיג ציפוי יציב, מוכוון, קבוצות פונקציונליות על תת-קרקעי (למשל, carboxyl או amine קבוצות על פוליסטרון פלזמה-טיפול) ניתן להפעיל באמצעות כימיה Carbodiimide (EDC / NHS) כדי ליצור אג"חamide עם שאריות lysine על חלבונים.טכניקה זו מייצרת ציפוי אחיד ועמיד יותר, desorption במהלך שינויים סרום ודינמית במיוחד עבור זיהומים.

טיפול פליזמה ו- Surface Activation

טיפול בפלזמה חמצן או argon מציג hydroxyl, carboxyl, וקבוצות aldehyde על פני כדורעף פולימרים, הגדלת רטובות ומספק טיפול תגובתי עבור קבצים מצורפים.טיפול פלזמה משמש לעתים קרובות לפני מודעות או קישור קוהנדסי לשיפור הציפוי והדחיסות. לדוגמה, פוליסטרון פלזמה (תרבות טיפול) הוא פני השטח הסטנדרטי עבור דבק, אבל לא מספיק כדי להיות תובעני תאים לא צריך להיות תובעני.

השפעות על פני השטח על התנהגות סלולרית

בחירת הציפוי משפיעה על כל היבט מרכזי של פיזיולוגיה של תאים.כאן אנו מזניחים את ההשפעות המרכזיות.

מתחנן והפצת

החזקה של התא מתרחשת בתוך דקות של תצפיות ו נשלטת על ידי זיקה בין הציפוי ligands לבין integrins תאים. Fibronectin-coated משטחים לקדם מתח מהיר, לעתים קרובות להגיע לתפוצה מקסימלית בתוך 30-60 דקות. לעומת זאת, משטחים PLL מניבים החזקות חזקות אך פחות מתפשטים, כמו תאים לא ליצור דביקות טיפוסיות.

תפוצה ועוצמה

סוג של קואט מאמת ישירות את התקדמות מחזור התא. Collagen ו- fibronectin לקדם את התפוצה על ידי הפעלת מסלולי הישרדות מכוונת דלקת, כגון PI3K / Akt.versely, משטחים שלא לתמוך במתח חזק לעתים קרובות להוביל anoikis - צורה של מוות מתוכנת המושרה על ידי detachment או adconverse for high-by, כי הם ציפוי חיוני של תאים כגון פצעוניים, אשר פותחים.

תחזוקה שונה ו Phenotype

תאים סטרם רגישים במיוחד למצע שלהם.מאט עם laminin תומך בבדלנות עצבית; הרביעייה אני מקדם מחויבות אוסטאוגנית; ו vitronectin תומך בתאים אנושיים בשפע תאים עצמיים מחדש.ה- ECM לא רק מספק תמיכה מכנית אלא גם גורמי צמיחה ומתנות רמזים מורפגנטיים.

הגירה וריפוי פצועים

הגירה תאים היא חיונית לתהליכים כמו ריפוי הפצע, תגובה חיסונית, ו metastasis סרטן.coms כי מציג ⁇ ptotactic (למשל, הגדלת צפיפות fibronectin) יכול לכוון תנועה תאים. בדומה, הנוקשות של הציפוי הבסיסי (למשל, פולי אקרימיד ג'ל) השפעות הגירה.

טרנדים מתקדמים ומגמות מתפתחות

ככל שהתרבות התאית נעה לעבר מודלים רלוונטיים יותר מבחינה פיזיולוגית, אסטרטגיות ציפוי חדשניות מפותחות.

עקבו אחרי Dynamic control

פולימרים אחראיים, כגון פולי(FreaLT:0)NFillo:1-isopropylacrylamide) (PNIPAM), מאפשרים ניתוק תאים תלוי טמפרטורה תאים גדלים על משטחים מתעוררים PNIPAM מציע גם על גבי אור צמיגים בהירים, ו detach כ גיליון נוח כאשר הטמפרטורה מופחתת 3 ° C, שמירה על תאים אלה משמש גם צמיגים גלויים על תאים.

3D Scaffold Coatings

בעוד ציפוי 2D הם מובן היטב, תאים רבים מתנהגים יותר יליד בסביבות 3D. hydrogels (אלג'ינate, חומצה היאלורונית, PEG) יכול להיות פונקציונלי עם peptides RGD או חלבונים ECM באורך מלא כדי ליצור 3Dtrices תמיכה הטמעת תאים. ציפויים אלה מאפשרים תאים אינטראקציה עם matrix מכל הצדדים, לחקות באופן הדוק יותר ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ לעתים קרובות.

תרבות משותפת ו- Microenvironmental Patterning

ציפויים מתקדמים יכולים ליצור מיקרו-סביבה מוגדרת מרחבית התומכים בתרבות משותפת של סוגים תאים מרובים.שימוש הדפסה מיקרו-מגע או הדבקה דיוג'ט, חלבונים ECM שונים ניתן לעצב על משטח אחד (למשל, fibronectin עבור תאים נוסטליים והתנגשות עבור תאים חלקיים). גישה זו משמשת לבניית מודלים רקמותיים ולימוד תא תקשורת תא.

יישומים במחקר וברפואה

ההשפעה המעשית של ציפויי פני השטח משתרעת על תחומים מרובים.

הנדסה

Scaffolds עבור חידוש רקמות הם לעתים קרובות מצופים חלבונים ECM או גורמי צמיחה כדי לקדם חדירה תאים מארחת ואינטגרציה רקמות. עבור גניבת עצמות, קולגן-hydroxyapatite מורכב ממצופה עם peptogenic peptides להגביר את הפחתת תאי גזע mesenchymal. in מדריכים עצביים, ציפויים laminin מקדם צמיחה אקסonal מעבר לבחירה של ציפויים ישירות של הצלחה.

רפואה חדשנית

ייצור קליני של תאים טיפוליים - כגון טטמנטאלי פיג'ליום (RPE) תאים עבור ניוון מקולרי או צ'ונדרוציטים לתיקון טרחוס - דרישות מוגדרות, ציפויים ללא xeno-free ציפויים. מרכיבים בעלי חיים כגון Matrigel אינם מקובלים על השתלה אנושית.לכן, ציפויים סינתטיים או ריבוניים (למשל, viectin, viectin, viectin, תרכובת, 5in) משמשים יותר ויותר למתקנים טובים (Gהסתברות) ואימון יעיל יותר ויותר טוב (Gהסתברות) למתקנים מתקדמים יותר ויותר.

גילוי סמים וטוקסיקולוגיה

בדיקות תוכן גבוה מסתמכות על התנהגות תאים ניתנת להתחדשות.coms המספקים מורפולוגיה תאים עקבית וכדאיות הם חיוניים עבור בדיקות תרכובות מדויקות.לדוגמה, hepatocytes ראשוני לאבד את הפונקציה על פלסטיק לא ממוגן אבל לשמור על פעילות Cytochrome P450 כאשר התרבות על שכבות כריכים קולגן. בדומה, כפי שמעיד על תועלתיות לב מציפויים מוגדרים כי מקדם היווצרות sresarererrerrerreram in cell-andros.

מחקר Cell

תחזוקה ארוכת טווח של תאי גזע pluripotent היא אחת האפליקציות התובעניות ביותר.מערכות תרבות ללא מזון לעתים קרובות להשתמש בציפוי רב-המין 511 או ציפוי vitronin. אלה תומכים לחדש עצמי ללא הבחנה ומאפשרות קשקשים בביולוגי ייצור תעשייתי.היכולת לבכות, לחפוף, זרע ישירות על לוחות בנקאות הוא תאים קריטיים.

אתגרים ו-Outlook עתידיים

שיפור והתאמה

בוץ-to-batch variability של ציפוי ECM טבעי נשאר אתגר גדול למחקרים בקנה מידה גדול ותרגום קליני. Efforts הם בדרך ליצור ציפויים סינתטיים מוגדרים לחלוטין עם צפיפות רצועה מבוקרת בדיוק וספא. התעשייה קונסורציה מפתחים תקני התייחסות עבור סיווג באמצעות טכניקות כמו אלפסומטריה, מיקרו-מאזן גבישי quartz, ו microcopysalconofation.

קנה מידה לשימוש קליני

פרוטוקולי ציפוי תרגומים מקנה מחקר בקנה מידה הייצור דורשים שיקול של עלות, יציבות, ו סטריליות. ליאופשיזציה חלבונים recombinant מציעים חיי מדף ארוכים יותר, אבל הייצור שלהם יקר.כמה קבוצות הם חקר ציפויים peptide נבחר כמו חלופות בעלות נמוכה.בנוסף, טיפול נוזלי אוטומטי ורובוטים הם להיות פרוסים כדי להבטיח ציפוי אחיד על פני מאות.

שילוב עם Advanced Technologies

התקנים של Organ-on-a-chip דורשים ציפויים המחקים את קצה הרחם הvascular או מחסום סינון גלומררי. ציפויים אלה חייבים להיות תואמים עם זרימה מיקרו-השפעה ולא להשחית תחת לחץ Shear. בדומה, ניסויים אלקטרופיסיקולוגיים (למשל, ⁇ ) דורשים שקוף, נמוך-אפקטורים שאינם מעורבים תחת לחץ הדמיה או הפרעה, חיישן עתידי.

מסקנה

ציפוי פני השטח של התרבות הם הרבה יותר מאשר שכבת דבק פסיבית; הם הרגולטור פעיל של דבקות תאים, צמיחה, הבחנה, ותפקוד. מן הבחירה הקלאסית של פולי-ל-ליסטין עבור נוירונים למצב המדינה- of-the-art recombinant של laminant ייצור תאים גזע, מבחר של ציפוי הנכון יכול לעשות את ההבדל בין ניסוי סינטטי וגילוי פריצת דרך.