设计细胞生长的团案

美国科学家们开发了一项技术,可以通过设计使液滴形成特殊的形状和图案。得到的图案化表面可以用于控制细胞生长和运动,以及构筑新的纳米结构。

表面图案化在现代技术的多个领域都有广泛应用,从细胞生长、运动到微小电子设备和元件的组装。虽然有很多方法可以获得类似的图案化结果,通过所谓的“自上而下”或者是“自下而上”的途径,但是大多数的这类方法还都不能在同一个表面上直接图案化上多个浓度的纳米颗粒,虽然这种表面上的微梯度形成在控制细胞和其他小颗粒在表面上的运动非常重要。

来自哈佛大学和麻省理工学院的科学家们在Ali Khademhosseini教授的指导下,开发了一种新的方法,可以控制微纳尺度液滴的形状,满足了上述的需求。他们在一个表面图案化上特定的亲水和疏水区域,加上液体后,图案化的区域限制使液滴延展形成不同的形状和高度,在液滴中可以加入悬浮的颗粒(高一些的液滴会比矮一些的液滴包裹更多的颗粒),当溶剂挥发,其中的悬浮物就会沉积在表面上;最终形成的效果就是科学家们能够任意控制颗粒沉积的浓度,并且可以产生梯度。这项技术同时也可以用于将细胞沉积至各种浓度,或者用于产生任意数量的高度复杂的纳米结构。

研究小组还尝试使用这项技术在表面图案化上规则形状的微水凝胶。这次,他们首先使用图案化的表面沉积上聚合物的溶液液滴,然后进行光交联,可以得到大量的微水凝胶,它们与初始沉积的液滴具有同样的三维形状。

所有这些图案,以及最终的液珠形状都可以预先通过有限元方法模拟进行分析和设计,这种技术在机械设计中应用很广泛。使用这种计算方法,科学家们能够对他们所制备的三维结构进行高度控制。

Khademhosseini教授和同事们对这项新技术充满信心。这种表面梯度图案化技术可以应用于控制细胞生长,粘附和成型,以及用于诱导细胞运动;这些应用可以广泛的延伸到从神经细胞到细菌的各种研究。液珠成型技术也可以结合常规的自上而下的图案化方法来制备更复杂的纳米结构,未来可以用于各种器件。

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