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原子力显微镜在组织工程中起着重要的作用

更新时间:2022-11-30浏览:706次

组织工程是近年来兴起的多学科交叉的前沿科学。细胞和支架是最重要的部分,研究泛。细胞提供生物功能,支架提供细胞生长平台。组织建设不仅要考虑支架的宏观机构、细胞水平的表面微结构,还要考虑亚细胞水平的纳米结构、皮牛顿细胞和分子间作用力。前两个结构层次有很多研究和制备方法,但对纳米层次的了解不够,结构控制方法有限。纳米技术使亚细胞水平设备的构建成为可能,纳米技术在组织工程中的应用成为一个新的不断发展的领域。原子力显微镜作为纳米检测、纳米操作的重要手段,在组织工程中发挥着越来越重要的作用。


原子力显微镜

       近十年来,支撑材料的研究热点之一是材料表面结构对种子细胞的影响。研究人员希望深入了解特征表面形态如何诱导细胞形态变化、细胞粘附、迁移、生长、凋亡、基因调节和组织结构。通过AFM观察发现,在适当的条件下,该混合系统可以形成具有特征纳米级表面结构的薄膜。这种聚合物分层法制成的薄膜表面是单一的PS成分,纳米级岛状结构的高度可以调节,特别适合研究不同高度纳米表面结构对细胞生长的影响。成纤维细胞的研究结果表明,细胞对材料表面的岛状结构敏感,细胞形态、粘附和迁移,与细胞外基质形成相关的基因随岛状结构的高度而变化。培养一周后,内皮细胞的形态分布与脉管组织在体内形成过程中的形态相似,表明岛状结构本身可以起到类似细胞外基质的生理诱导作用。以上方法形成的纳米结构形态不规则。结果表明,Fn吸附在孔的边缘,形成圆形结构,而Fn在相同物质的光滑膜上形成相互连接的纤维结构,表明吸附Fn的结构与基底的表面结构有关。进一步的内皮细胞和心肌细胞培养结果表明,蜂种细胞在蜂窝状膜上形成的吸附结构决定了蜂窝状膜的生物学反应不同于平板膜。了解细胞外基质纳米级拓扑结构以及细胞外基质与生物材料之间的关系对组织工程人工细胞外基质的构建起着重要的指导作用。重要的细胞外基质蛋白I型胶原蛋白具有特殊的纤维结构,其形成与溶液浓度、溶液成分、基底表面结构、化学成分等因素有关。通过AFM对I型胶原蛋白和I型胶原蛋白在不同聚合物基底上的结构和吸附研究发现,I型胶原蛋白在聚苯乙烯(PS)上的吸附强于一系列聚甲基丙烯酸酯,聚甲基丙烯酸酯侧链的长度影响胶原蛋白形成的分枝纤维的长度。Elliott等u采用端基为COOH一,NH。硫代烷烃制成均匀的单层膜,是胶原纤维的基底。研究表明,胶原纤维超级结构的形成取决于基底的化学成分,而粗胶原纤维的接触角仅大于83。当接触角小于63时,表面生成。粗胶原纤维不能形成。对蛋白质一材料的吸附规律有深入的了解,对仿生材料的制备有很好的指导作用。


AFM

       AFM不仅是纳米结构检测的有效手段,其纳米针尖和精密压电控制系统使其成为纳米控制和生产的有力工具,通过适当的方法控制探针的力和移动轨迹,可用于书写纳米图案,该技术称为扫描探针蚀刻。一次性扫描AFM探针,诱导聚己内酯和聚乙烯基对苯二甲酸酯薄膜上稳定的条纹纳米图形。通过调整施加力的大小、扫描速度和角度,可以改变形成的图形高度、周期性和方向。



 

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