来源
布朗大学
总结:
使用一种技术,引入小褶皱到石墨烯里面,研究人员们为增加实验室细胞培养,发展了新的纹理表面,更好的模仿了身体里面细胞生长的复杂环境。
布朗大学的研究人员们已经发现了一种先进技术,用褶皱的石墨烯片,为细胞培养模拟复杂的三维环境内体。
使用一种技术,将小褶皱引入到石墨烯里,布朗大学的研究人员们为实验室里细胞培养,发现了一种新的纹理表面,使其更好的模拟了身体内部细胞生长的复杂环境。
“我们知道,细胞是由周围环境塑造的,”伊恩王,工程研究的助理教授,也是本研究的作者之一。“我们已经证明了,你可以在纹理环境中,培养细胞相当容易使用地石墨烯。
传统意义上,实验室里面细胞培养,是在培养皿和其他平面上完成的。但是,在身体里,细胞生长处于相对那些更加复杂的环境里面。研究已经表明,一个细胞的物理环境可以影响其形状,生理学及其基因的表达。那就在最近大概十年里,使得科学家们寻找在实验室里面,那些创造更复杂点的环境方法。
但是,这并不轻松,制作带有纹理质感的表面,并小到与蜂窝规模相似。因此,布朗团队转向了亲爱的纳米科技的世界:石墨烯,碳纳米材料。
为了制作他们的质感表面,研究人员们用氧化石墨烯分散在溶液中,然后擦到由橡胶硅材料做成的基板上。在用石墨烯之前,张力应用到基板伸出来像橡皮筋一样。当石墨烯变干了,张力也退了,然后,基板就变回了正常大小。当那个发生时,微皱——脊仅有几微米高间隔相隔几微米的石墨烯层——形成基板。
石墨烯溶液的浓度和拉伸的程度决定褶皱的大小。一个更浓的溶液,增加了褶皱峰之间的距离。拉伸程度更大增加了褶皱的高度。
这些表层面,其中一部分的美在于,它们能做成什么,迈赫恺说道,他是一位布朗大学的本科在读生也是此研究团队的一员。
“其他方法显得更劳动密集型,”恺说。“用这个方法,你可以用长长的一片橡胶基板,拉出来,然后,在许多地方立即滴一滴。”长丝带可切为很多小块,放在实验室的多孔板里面,以后用来做实验。
一旦,它们有了自己的褶皱表面,研究人员们下一步去看这些褶皱是否影响,表层上培养细胞的生产。近来,一杂志《碳》发布了一研究,团队分别在平坦的石墨烯表面,和褶皱表面上,生产人类和老鼠的纤维母细胞(用于治疗伤口的细胞)。此研究揭示了,细胞在表面上的生长的主要差异。
“在平坦地石墨烯表面上时,细胞们呈现不规则状,多极性,也不均衡,”伊夫林肯德尔威廉姆斯说,他是另一位此研究团队的成员,他也是这所大学的在读学生。“但是,在褶皱的表面上,细胞们是细长的,沿着褶皱高度均衡的排列着。这些形态特征更表现了一个生物相关的表型。”
在身体里面时,纤维母细胞们在角落和缝隙的结缔组织里面生成。它们的外表倾向于细长,与褶皱表面生长的细胞外表相似。
这表明了,褶皱表面可以影响细胞的外表,研究人员们会继续做关于不同外形和大小的褶皱实验。这些表面让那些成为可能,因为褶皱本身是容易可调的。“我们认为,这是一个非常好的新的方式,来理解物理环境是怎样来影响细胞生长的。”王说。
王说,这些表层也可以用来在实验室测试药品,或者,可能用为植入的组织支架或神经植入物的仿生表面。
这分成就是王的生物医学工程实验室,罗伯特和瑞特实验室,以及关注研究碳纳米材质的布朗大学工程系教授一起合作所取得的。
“这是一个对于石墨烯全新的应用,”和瑞特说。“我们只是刚刚开始意识到,人可以使用该原子和灵活的积木制作的新材料和新设备的所有创新方式”
在2014年夏,凯尼和威廉姆斯都收到了布朗大学给的在校生研究资金,来研究这个项目。凯尼是通过由布朗工程学院资助的,“文森特和努比在校生夏季学术奖”得到的资金。威廉姆斯接受的是“卡伦罗门在校生教学和研究奖”奖金。
已毕业学生们:王忠义,丹尼尔,苏珊,如本和杨秋也是本论文的合作者。最初始工作由国家科学基金会(CBET-1132446 和CBET-1344097),国家卫生研究院(5T32ES007272-23)支持;王得到了杰森和多娜维斯的资助金。
故事来源:
以上的故事依据布朗大学提供的材料。注意:材料可能因内容和长度有所编辑。
杂志推荐:
Zhongying Wang, Daniel Tonderys, Susan E. Leggett, Evelyn Kendall Williams, Mehrdad T. Kiani, Ruben Spitz Steinberg, Yang Qiu, Ian Y. Wong, Robert H. Hurt. Wrinkled, wavelength-tunable graphene-based surface topographies for directing cell alignment and morphology. Carbon, 2016; 97: 14 DOI: 10.1016/j.carbon.2015.03.040