The authors would like to acknowledge the help of Walter Scholdei (Max-Planck-Institute for Polymer Research, Mainz, Germany.

1. Preparazione di sodio Naphthalenide Attivazione Solution e attivazione della superficie Nota: Effettuare reazioni in una cappa aspirante ben ventilata. Seguire le regole generali per la gestione dei solventi altamente infiammabili e metalli corrosivi come il sodio metallico. Naftalene ha un odore molto sgradevole (naftalina), anche in quantità molto piccole! Se non indicato diversamente reazioni vengono eseguite a temperatura ambiente. La sodio azide è altamente tossico! THF (99,9%, vedi Elenco dei materiali) è stato immagazzinato in circa il 20% (in volume) setaccio molecolare. Distillare THF con un contenuto d&#39;acqua evidente nel corso di sodio. La formazione di naphthalenide di sodio non si verifica se sono presenti tracce di acqua. <ol><li> Ad una soluzione di 1,4 g (10,9 mmoli) di naftalene in 20 ml di tetraidrofurano (THF, essiccato su 3 Å setaccio molecolare), aggiungere 0,25 g (10,9 mmol) di sodio metallico in una bottiglia di vetro da 100 ml con tappo a vite munito di PTFE- rivestito barretta magnetica. Nota: dissoluzionezione può essere notevolmente migliorata tagliando il sodio in piccoli pezzi e riscaldamento modesta (35 - 40 ° C). La soluzione finale ha un colore leggermente verdastro e può essere conservato in condizioni rigorosamente secco. </li><li> Punzonare dischi in PTFE di diametro di 12 mm dal materiale stagnola spessa 0,5 mm. Mark un lato (per esempio, utilizzando una lettera timbro punch) e pulire con iso-propanolo. </li><li> Incubare PTFE-campioni individualmente nella soluzione di attivazione (passo 1,1) per 1 - 2 min utilizzando una pinza. Nota: Il cambiamento di colore dal bianco al marrone scuro indica il successo del trattamento. </li><li> Successivamente lavare due volte con THF e poi con iso-propanolo. Nota: La soluzione naphthalenide si esaurisce quando il suo colore diventa un marrone chiaro acquoso. soluzione naphthalenide non utilizzata (eventualmente contenente sodio metallico) deve essere decomposto aggiungendo lentamente iso-propanolo prima dello smaltimento. </li><li> Ossidare campioni trattati a perossido di idrogeno (30%) contenente il 20% (w / v) di acido tricloroacetico per 3 ore. lavaggiocon acqua e asciugare. La superficie ha ora un leggero aspetto brunastro. Nota: Attivazione e risultato di ossidazione in un drastico aumento della bagnabilità della superficie. Questo risultato è stato esaminato in dettaglio in precedenza 14. </li><li> Trattare i dischi ossidato con il 50% (v / v) diisocianato (HMDI) in THF secco per 2 ore, risciacquare con THF e lasciare asciugare. </li><li> Idrolizzare campioni cuscinetto isocianato in acqua per 2 - 3 ore e secco. Nota: La superficie PTFE ammino-funzionalizzato finale è molto più stabile rispetto ai campioni isocianato-cuscinetto ed è compatibile con molti reticolanti standard per ulteriori accoppiamento. </li></ol> 2. Peptide immobilizzazione <ol><li> Preparare una soluzione di 20% (v / v) dietilenglicol diglicidil etere (diepossido) in 50 mM tampone carbonato, pH 9. </li><li> Posizionare i dischi amminati con il lato contrassegnato singolarmente in una piastra 24 pozzetti e aggiungere 1,5 ml della soluzione di epossido. Garantire la piena copertura dei campioni. Incubare per 2 ore e lavare duevolte con acqua e una volta con tampone carbonato. </li><li> Aggiungere 50 ml di 0,5 mg / peptide ml (ad esempio, RedV) in 50 mM tampone carbonato, pH 9 contenente 0,01% NaN 3, sul fondo dei singoli pozzetti di una 24 piatto fresco bene e attentamente luogo la resina funzionalizzata dischi sottosopra down (cioè, contrassegnata lato giù) sulla goccia della soluzione di peptide. Assicurarsi che lo spazio tra il fondo del pozzo e il disco PTFE è completamente bagnata per capillarità. </li><li> Incubare in una camera umida (per esempio, qualsiasi scatola di plastica richiudibile con un coperchio di chiusura a tenuta) con atmosfera umidificata (posizionando carta velina bagnata sul fondo) per almeno 3 ore o durante la notte. Nota: Anche se il motivo RedV può essere considerata come ben caratterizzato, una sequenza aminoacidica scrambled o inversa può essere incluso come controllo negativo aggiuntivo. </li><li> Lavare tre volte con acqua e sterilizzare in 50% iso-propanolo / acqua per almeno 30 min. Prima di cella semina, rinsvia e campioni in sterile tampone fosfato salino (PBS). </li></ol> 3. cellulare Semina <ol><li> Grow HUVECs utilizzando le procedure standard di coltura cellulare 17,18. </li><li> Posizionare i campioni peptide coniugato con il lato le modifiche effettuate fino a un 24 pozzetti. Utilizzare dischi in PTFE non trattati come controllo. </li><li> Seme 5 x 10 4 HUVEC in 2 ml di mezzo per pozzetto ed incubare per 4 ore a 37 ° C e CO 2 5% in un incubatore. </li><li> Rimuovere i dischi, risciacquare con cura per rimuovere le cellule senza legami e trasferire in un piatto fresco 24 bene. Aggiungere 2 ml di mezzo fresco e incubare per il periodo desiderato (ad esempio, 24 ore, 1 w, etc.). Cambiare media ogni due giorni. </li><li> Preparare una soluzione stock di 1 mg / ml calceina-AM in dimetilsolfossido (DMSO). </li><li> Dopo la crescita delle cellule rimuovere il mezzo, lavare con PBS e aggiungere PBS contenente 1 ml / ml calceina-AM macchia (ad esempio, 1 ml di una soluzione madre per ml PBS). Agitare delicatamente e incubate a 37 ° C per 45 minuti al buio. </li><li> Lavare con PBS e prendere immediatamente micrografie su un microscopio a fluorescenza dotato di filtri FITC normali (Ex 488 nm, Em 515 nm). Utilizzare ingrandimento 100 volte. Eseguire triplicato da non modificato così come campioni trattati. </li><li> Utilizzando il software ImageJ determinare l&#39;area colonizzato dalle cellule. In alternativa contare le cellule manualmente o utilizzare ImageJ. Entrambi i metodi daranno informazioni simili su l&#39;attaccamento e la crescita delle cellule sulle rispettive superfici. </li></ol>

<ol>
	<li>Doctor, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+various+prosthetic+materials+and+newer+meshes+for+hernia+repairs.">Evaluation of various prosthetic materials and newer meshes for hernia repairs.</a> J. Minim. Access Surg. 2, 110-116 (2006).</li><li>Zaghal, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Update+on+totally+implantable+venous+access+devices.">Update on totally implantable venous access devices.</a> Surg. Oncol. 21, 207-215 (2012).</li><li>Niu, G., Sapoznik, E., Soker, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioengineered+blood+vessels.">Bioengineered blood vessels.</a> Exp. Opin. Biol. Th. 14, 403-410 (2014).</li><li>Wang, M. -. J., Tsai, W. -. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biomaterials in Blood-Contacting Devices: Complications and Solutions. , (2010).</li><li>de Mel, A., Jell, G., Stevens, M. M., Seifalian, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofunctionalization+of+biomaterials+for+accelerated+in+situ+endothelialization:+a+review.">Biofunctionalization of biomaterials for accelerated in situ endothelialization: a review.</a> Biomacromolecules. 9, 2969-2979 (2008).</li><li>Zdrahala, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+caliber+vascular+grafts.+Part+I:+state+of+the+art.">Small caliber vascular grafts. Part I: state of the art.</a> J. Biomat. Appl. 10, 309-329 (1996).</li><li>Cleary, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vascular+tissue+engineering:+the+next+generation.">Vascular tissue engineering: the next generation.</a> Trends Mol. Med. 18, 394-404 (2012).</li><li>Ruoslahti, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=RGD+and+other+recognition+sequences+for+integrins.">RGD and other recognition sequences for integrins.</a> Annu. Rev. Dev. Bi. 12, 697-715 (1996).</li><li>Lei, Y., Remy, M., Labrugere, C., Durrieu, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peptide+immobilization+on+polyethylene+terephthalate+surfaces+to+study+specific+endothelial+cell+adhesion,+spreading+and+migration.">Peptide immobilization on polyethylene terephthalate surfaces to study specific endothelial cell adhesion, spreading and migration.</a> J. Mat. Sci. Mater. M. 23, 2761-2772 (2012).</li><li>Gabriel, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Covalent+RGD+Modification+of+the+Inner+Pore+Surface+of+Polycaprolactone+Scaffolds.">Covalent RGD Modification of the Inner Pore Surface of Polycaprolactone Scaffolds.</a> J. Biomat. Sci.. Polym. E. 23, 941-953 (2012).</li><li>Ceylan, H., Tekinay, A. B., Guler, M. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+adhesion+and+growth+of+vascular+endothelial+cells+on+bioactive+peptide+nanofiber+functionalized+stainless+steel+surface.">Selective adhesion and growth of vascular endothelial cells on bioactive peptide nanofiber functionalized stainless steel surface.</a> Biomaterials. 32, 8797-8805 (2011).</li><li>Chlupac, J., Filova, E., Bacakova, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blood+vessel+replacement:+50+years+of+development+and+tissue+engineering+paradigms+in+vascular+surgery.">Blood vessel replacement: 50 years of development and tissue engineering paradigms in vascular surgery.</a> Physiol. Res. / Academia Scientiarum Bohemoslovaca. 58, 119-139 (2009).</li><li>Wise, S. G., Waterhouse, A., Kondyurin, A., Bilek, M. M., Weiss, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasma-based+biofunctionalization+of+vascular+implants.">Plasma-based biofunctionalization of vascular implants.</a> Nanomedicine UK. 7, 1907-1916 (2012).</li><li>Mikulikova, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+microarrays+on+photochemically+modified+polytetrafluoroethylene.">Cell microarrays on photochemically modified polytetrafluoroethylene.</a> Biomaterials. 26, 5572-5580 (2005).</li><li>Gabriel, M., Dahm, M., Vahl, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wet-chemical+approach+for+the+cell-adhesive+modification+of+polytetrafluoroethylene.">Wet-chemical approach for the cell-adhesive modification of polytetrafluoroethylene.</a> Biomed. Mater. 6, 035007 (2011).</li><li>Gabriel, M., van Nieuw Amerongen, G. P., Van Hinsbergh, V. W., Amerongen, A. V., Zentner, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+grafting+of+RGD-motif-containing+peptide+on+the+surface+of+polycaprolactone+films.">Direct grafting of RGD-motif-containing peptide on the surface of polycaprolactone films.</a> J. Biomat. Sci.. Polym. E. 17, 567-577 (2006).</li><li>Larsen, C. C., Kligman, F., Kottke-Marchant, K., Marchant, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+RGD+fluorosurfactant+polymer+modification+of+ePTFE+on+endothelial+cell+adhesion,+growth,+and+function.">The effect of RGD fluorosurfactant polymer modification of ePTFE on endothelial cell adhesion, growth, and function.</a> Biomaterials. 27, 4846-4855 (2006).</li><li>Gabriel, M., Nazmi, K., Veerman, E. C., Nieuw Amerongen, A. V., Zentner, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+LL-37-grafted+titanium+surfaces+with+bactericidal+activity.">Preparation of LL-37-grafted titanium surfaces with bactericidal activity.</a> Bioconjugate Chem. 17, 548-550 (2006).</li><li>Lotz, A., Heller, M., Brieger, J., Gabriel, M., F&#246;rch, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Derivatization+of+Plasma+Polymerized+Thin+Films+and+Attachment+of+Biomolecules+to+Influence+HUVEC-Cell+Adhesion.">Derivatization of Plasma Polymerized Thin Films and Attachment of Biomolecules to Influence HUVEC-Cell Adhesion.</a> Plasma Process Polym. 9, 10-16 (2012).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

La descrizione dettagliata del protocollo di modifica della superficie di PTFE costituito da gradini successivi a partire con l&#39;eliminazione del fluoro dalla catena polimerica come illustrato in figura 6. Come risultato, uno strato è formato che contiene una quantità abbondante di doppi legami coniugati carbonio-carbonio in secondo il colore marrone scuro che si è sviluppato in seguito al trattamento naphthalenide. ossidazione standard con perossido di idrogeno acido si ottiene una superficie idrossilato accompagnato da illuminare per un marrone chiaro, questo riflette la perdita di doppi legami. Questo processo è chiaramente evidenziato mediante spettroscopia IR. Al fine di ottenere una funzionalità più generalmente applicabile, le pendente gruppi-OH sono stati convertiti in amino-funzionalità per semplice trattamento con un diisocianato e successiva idrolisi dei NCO-porzioni di ammine primarie. Questo è favorevole, perché il materiale ammina-cuscinetto possono essere conservati per periodi prolungati, mentre la HIGHLY isocianato reattivo è suscettibile alla presenza di umidità dell&#39;aria. Bisogna fare attenzione a evitare anche di tracce di acqua nella fase di attivazione iniziale e il trattamento HMDI perché sia ​​naphthalenide di sodio e l&#39;isocianato sono altamente suscettibili all&#39;idrolisi. In contrasto con procedure standard in cui il campione è completamente immerso nella soluzione, la presente protocollo richiede solo piccole quantità di reagente. Pertanto questo metodo permette di risparmiare molto peptide costosa. superfici Amine portanti sono punti di partenza ideali per l&#39;accoppiamento di molte biomolecole. Il diepossido impiegato in questo lavoro è interessante sotto vari aspetti: è relativamente poco costoso, idrofila, altamente reattivo nei confronti ammine ed epossidi non reagiti vengono idrolizzati in ambiente acquoso in dioli &quot;fisiologicamente inerti&quot;. reticolanti Homobifunctional sono reagenti adatti in cui un solo gruppo reattivo è presente on il peptide di essere immobilizzato. Questo vale per RedV contenenti un solo singolo ammino-gruppo primario sul N-terminale (questo è lo stesso per i RGDS sequenza di uso frequente). Per peptidi contenenti residui di lisina (con ammine catena laterale) il risultato della coniugazione è ambigua, il che significa che l&#39;accoppiamento corretto non si verifica in un modo definito. In questo caso, una strategia usando i reticolanti eterobifunzionale (ad esempio, quali ammine e tiolo-reattiva) peptidi e cisteina (N- o C-terminale) contenente è utile 18. I risultati di immobilizzazione peptide in termini di adesione cellulare è univoche (figure 3 e 4). Mentre praticamente cellule aderiscono in PTFE nuda, RedV-modifica rende il materiale un ottimo substrato cellulare-adesivo. Complementare al protocollo sopra citato lavoro preliminare dimostrano che questa tecnica è applicabile anche su poroso (espanso) PTFE con risultati simili (Figura 5 </strong&gt;). Questo è di particolare interesse perché questo è innesti vascolari materiali sono costituiti. Contrariamente alla superficie tecniche che maggiormente fanno uso di trattamento al plasma (plasma di attivazione 13, plasma polimerizzazione 19), questo protocollo fornisce una guida per la modifica covalente di PTFE impiegando prodotti chimici facilmente disponibili e le procedure di laboratorio ed evitando attrezzature altamente sofisticate. Metodologie plasma come plasma reattivo (O 2, NH 3, etc.) e la polimerizzazione plasma non sono applicabili nei costrutti porosi o tubi perché specie reattive (per esempio, radicali) non sono in grado di penetrare queste strutture a causa di inattivazione a contatto con i materiali superficie. Per esempio innesti vascolari di piccolo calibro (diametro &lt;5 mm) non possono essere trattati in questo modo. In contrasto con questo, mediante chimica umida, non vi sono limitazioni per quanto riguarda la forma del dispositivo. In questo modo, consentendo la formazione di un endothstrato Elial sul lato luminale di un innesto vascolare ePTFE, trombogenicità e pervietà a lungo termine può essere migliorata. Inoltre, una superficie adesiva cella per maglie ernia chirurgici dovrebbe tradursi in una migliore integrazione dei tessuti.

Vari polimeri utilizzati in medicina che sono stati approvati per un certo tempo non presentano una maggiore biocompatibilità, vale a dire, la mancanza di cellule-adesività, induzione di incapsulamento fibrotico e trombogenicità, per citarne alcuni. Le interazioni tra il biomateriale ed il sistema biologico si svolge principalmente alla superficie dell&#39;impianto. Di conseguenza, la ricerca si è focalizzata sulla modifica della superficie per creare proprietà appropriate per un&#39;applicazione desiderata lasciando le proprietà di massa del materiale inalterato. Politetrafluoroetilene (PTFE) come polimero fisiologicamente inerte viene utilizzato in molti campi medici quali ernia maglia chirurgica 1, porte medici 2 e, soprattutto, innesti vascolari 3. Soprattutto in situazioni sangue contattando la natura idrofoba di PTFE provoca adsorbimento non specifico di componenti del plasma e, di conseguenza, l&#39;adesione piastrinica, spesso con conseguente thrombotieventi C e l&#39;occlusione del graft 4. Inoltre, PTFE, come la maggior parte dei polimeri, non supporta adesione cellulare e la copertura che sarebbe una caratteristica desiderabile per indurre la formazione di uno strato benefico di cellule endoteliali (EC) sulla superficie interna (luminale) del graft vascolare 5. Un endotelio biomimetica dovrebbe compiere molte delle funzioni del suo equivalente naturali, in particolare le proprietà antitrombogeniche 6. Una strategia generale modifica biomimetica si basa sul concetto di dotare esclusivamente materiale con cella-adesività, lasciando le proprietà materiali sfusi inalterati. Inoltre, l&#39;adesione piastrinica può essere ridotta incorporando antiadesivo (anti-fouling) attributi 7. Vari peptidi - principalmente derivati ​​da proteine ​​della matrice extracellulare - sono stati descritti che fortemente migliorare cell-adesione legandosi ai recettori cellulari, appartenente alla classe delle integrine 8. L&#39;essereesempio st noto a questo proposito è il peptide Arg-Gly-Asp (RGD) che interagisce con la maggior parte dei tipi di cellule. Altre sequenze di aminoacidi sono riconosciuti da integrine espresse esclusivamente su cellule specifiche. Ad esempio, Arg-Glu-Asp-Val (RedV) e Tyr-Ile-Gly-Ser-Arg (YIGSR) sono stati trovati di legarsi a EC in modo specifico 9. Immobilizzazione covalente di tali peptidi è stata effettuata su una pletora di materiali intrinsecamente non adesivi compresi i metalli e polimeri 10,11. PTFE poroso, più precisamente PTFE espanso (ePTFE) - insieme con polietilene tereftalato (PET) - è il materiale più importante per la produzione di innesti vascolari 12. Tecniche fisiche stabilite per trattamenti appropriati, come ad esempio la modifica al plasma 13 o con metodi fotochimici 14, sono ostacolati dal fatto che le strutture porose e / o tubolari non sono facilmente curabili all&#39;interno dei pori o il lume rispettivamente. chimica umidaPTFE è un compito difficile a causa della natura altamente inerte del polimero fluorin contenente che resiste attacchi più chimici 15. In questo articolo si descrive un metodo relativamente facile per una strategia di modificazione covalente. Adattato da un procedimento per rendere bondable PTFE, gruppi funzionali sono stati creati sulla superficie materiali che servono come punti di ancoraggio per ulteriori coniugazione di molecole biologicamente attive.

<table><tbody><tr><td>PTFE foil 0.5 mm</td><td>Cadillac Plastic&amp;nbsp;</td><td>n/a</td><td></td></tr><tr><td>REDV peptide</td><td>Genecust</td><td>n/a</td><td>custom synthesis &gt;95% purity</td></tr><tr><td>iso-propanol</td><td>Sigma Aldrich</td><td>34965</td><td></td></tr><tr><td>tetrahydrofurane (THF)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>401757</td><td></td></tr><tr><td>dimethylsulfoxide</td><td>Sigma Aldrich</td><td>D8418</td><td></td></tr><tr><td>molecular sieve 3 &amp;Aring;</td><td>Sigma Aldrich</td><td>208574</td><td></td></tr><tr><td>sodium metal</td><td>Sigma Aldrich</td><td>483745</td><td></td></tr><tr><td>phosphate buffered saline (PBS)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>D8537</td><td></td></tr><tr><td>naphthalene</td><td>Sigma Aldrich</td><td>147141</td><td></td></tr><tr><td>hydrogen peroxide 30%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>95321</td><td></td></tr><tr><td>trichloroacetic acid</td><td>Sigma Aldrich</td><td>T6399&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>diethylene glycol diglycidyl ether</td><td>Sigma Aldrich</td><td>17741</td><td></td></tr><tr><td>hexamethylene diisocyanate (HMDI)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>52650</td><td></td></tr><tr><td>Calcein-AM</td><td>Sigma Aldrich</td><td>56496</td><td></td></tr><tr><td>sodium bicarbonate</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S6014&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>sodium azide</td><td>Sigma Aldrich</td><td>71290</td><td></td></tr><tr><td>24 well plates</td><td>Greiner-Bio-One</td><td>662 160</td><td></td></tr><tr><td>ATR-FTIR spectrophotometer Nicolet Magna-IR 850</td><td>&amp;nbsp;Nicolet</td><td>n/a</td><td></td></tr><tr><td>fluorescence microscope Olympus X-70</td><td>Olympus</td><td>n/a</td><td></td></tr><tr><td>humbilical vein endothelial cells (HUVECs)</td><td>Lonza</td><td>n/a</td><td></td></tr><tr><td>ePTFE vascular graft</td><td>Gore</td><td>n/a</td><td></td></tr></tbody></table>

wet chemistry and peptide immobilization on polytetrafluoroethylene for improved cell-adhesion

Dotando materiali di superficie con proprietà delle celle-adesivo è una strategia comune nel campo della ricerca biomateriale e ingegneria dei tessuti. Ciò è particolarmente interessante per i polimeri già approvati che hanno un uso prolungato in piedi in medicina perché questi materiali sono ben caratterizzate e problemi legali associati con l&#39;introduzione di polimeri di nuova sintesi possono essere evitati. Politetrafluoroetilene (PTFE) è uno dei materiali più frequentemente impiegati per la fabbricazione di protesi vascolari, ma manca il polimero adesione cellulare promuovendo caratteristiche. Endotelizzazione, cioè, una copertura completa degli innesti superficie interna di uno strato confluenti di cellule endoteliali è considerato chiave per prestazioni ottimali, principalmente riducendo trombogenicità dell&#39;interfaccia artificiale. Questo studio indaga la crescita delle cellule endoteliali in PTFE peptide-modificato e confronta questi risultati con quelli ottenuti su substrato non modificato. L&#39;accoppiamento con ilendoteliali adesivo cellule peptide Arg-Glu-Asp-Val (RedV) avviene mediante l&#39;attivazione del polimero fluorin contenente usando l&#39;naphthalenide reagente di sodio, seguita da successive fasi di coniugazione. coltura cellulare viene eseguita utilizzando cellule ombelicale Vena endoteliali (HUVEC) e ottima la crescita cellulare su materiale peptide-immobilizzato è dimostrata per un periodo di due settimane.

I risultati dei passaggi cruciali reazioni chimiche sono stati monitorati mediante spettroscopia IR (Figura 1). L&#39;attivazione iniziale con naphthalenide sodio genera doppi legami - e, in misura minore - OH-funzionalità. Il segnale indicativo legami C = C scompaiono per ossidazione, ottenendo una superficie recante quasi esclusivamente idrossile gruppi. L&#39;analisi di ulteriori fasi di coniugazione standard non sono mostrati qui. I cambiamenti di colore dovute all&#39;attivazione ed ossidazione sono in accordo con la chimica prevista utilizzato: sistemi di incollaggio doppi coniugati dovrebbero essere brunastro ei risultati di perdita in illuminante (Figura 2). Inoltre, il possibile risultato di attivazione e ossidazione sulla morfologia superficiale è stato studiato mediante microscopia elettronica a scansione. Praticamente nessun effetto dannoso del trattamento è stato osservato (Figura 2). Figure 3 e 4 mostrano i risultati di RedV-immobilizzazione sulla crescita delle cellule endoteliali. Mentre praticamente nessuna adesione cellulare e la proliferazione si verifica sul materiale non trattato modifica sostiene fortemente la colonizzazione nel corso di un periodo di due settimane. Esemplificato per un&#39;applicazione clinica (cioè, innesti vascolari), la modifica è stata identico eseguita su materiale originale da un innesto commercialmente disponibile in PTFE espanso con risultati simili per un periodo di una settimana (Figura 5). <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/54272/54272fig1.jpg" /> Figura 1. IR spettroscopia di PTFE. Il trattamento di PTFE incontaminata (A) porta alla formazione di doppi legami e in una certa misura di funzioni idrossi (B). Successivamente C = legami C sono ridotti a causa dell&#39;ossidazione (C </strong&gt;). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54272/54272fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="figura 2" src="/files/ftp_upload/54272/54272fig2.jpg" /> Figura 2. aspetto ottico di PTFE attivato nuda e di superficie. (A) considerando che in PTFE non trattata (a sinistra) appare bianco, l&#39;attivazione utilizzando naphthalenide sodio produce un colore bruno scuro (al centro) che è leggermente illuminato su di ossidazione (a destra). Non trattato (B) e ossidato PTFE campioni (C) sono stati inoltre studiati usando la microscopia elettronica a scansione (ingrandimento: 2,000X). I dischi sono 12 mm di diametro. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54272/54272fig2large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> Figura 3. la cultura delle cellule endoteliali in PTFE incontaminata e peptidi modificati. Campioni non trattati non sono colonizzate da ECS (A, C, E, dopo 24 ore, 1 w e 2 w, rispettivamente), mentre l&#39;adesione e la crescita su materiale peptide-modificato è notevolmente migliorata (B, D e F, dopo 24 ore, 1 w e 2 w rispettivamente). Barra di scala:. 100 micron, ingrandimento 100X <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54272/54272fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/54272/54272fig4.jpg" /> Figura 4. Quantificazione di copertura cellulare mediante analisi ImageJ. La crescita cellulare sul nudo PTFE (A, C,E) e sulle superfici polimeriche RedV coniugato (B, D, F) espressi come percentuale di copertura della superficie totale. Peptide immobilizzato permette chiaramente adesione iniziale (B) e supporta la colonizzazione in un periodo di 2 settimane (D, F). Triplice copia determinazioni, media ± deviazione standard). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54272/54272fig4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/54272/54272fig5.jpg" /> Figura 5. Le cellule endoteliali coltivate per 1 settimana in PTFE espanso. La struttura di ePTFE è dimostrata utilizzando microscopia elettronica a scansione (A). I risultati ottenuti su materiale poroso sono conformi a quelli ottenuti con campioni PTFE piane. In contrasto con poche cellule trovatesu materiale nudo (B) la superficie modificata (C) costituisce un eccellente substrato per la crescita cellulare. Barre di scala sono 100 micron per A, B e C, rispettivamente. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54272/54272fig5large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/54272/54272fig6.jpg" /> Figura 6. Rappresentazione schematica della modificazione chimica di PTFE utilizzando wet-chimica. Doppi legami generati dal trattamento Na-naphthalenide vengono ossidati conseguente OH funzionalità. Un diisocianato idrossile-reattiva viene poi immobilizzato e idrolizzato ad una ammina. Infine il diepossido bifunzionale viene applicato a coniugare il peptide RedV con il gruppo amminico N-terminale. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54272/54272fig6large.jpg" target="_blank">Clicca qui per v</a>iew una versione più grande di questa figura.

Watch this Scientific Journal Video about Wet Chemistry and Peptide Immobilization on Polytetrafluoroethylene for Improved Cell-adhesion at JoVE.com

Wet Chemistry and Peptide Immobilization on Polytetrafluoroethylene for Improved Cell-adhesion

Cell-adhesiveness is key to many approaches in biomaterial research and tissue engineering. A step-by-step technique is presented using wet-chemistry for the surface modification of the important polymer PTFE with peptides.

Wet Chimica e Peptide immobilizzazione su politetrafluoroetilene per Miglioramento di adesione cellulare

Endowing materials surface with cell-adhesive properties is a common strategy in biomaterial research and tissue engineering. This is particularly ...

wet-chemistry-peptide-immobilization-on-polytetrafluoroethylene-for

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Bioengineering

7.6K Views.  Sidra Cardiovascular Research. Cell-adhesiveness is key to many approaches in biomaterial research and tissue engineering. A step-by-step technique is presented using wet-chemistry for the surface modification of the important polymer PTFE with peptides.

Video: Wet Chemistry and Peptide Immobilization on Polytetrafluoroethylene for Improved Cell-adhesion

Microwave-assisted Functionalization of Poly(ethylene glycol) and On-resin Peptides for Use in Chain Polymerizations and Hydrogel Formation

One of the main benefits to using poly(ethylene glycol) (PEG) macromers in hydrogel formation is synthetic versatility. The ability to draw from a large variety of PEG molecular weights and configurations (arm number, arm length, and branching pattern) affords researchers tight control over resulting hydrogel structures and properties, including Young&#8217;s modulus and mesh size. This video will illustrate a rapid, efficient, solvent-free, microwave-assisted method to methacrylate PEG precursors into poly(ethylene glycol) dimethacrylate (PEGDM). This synthetic method provides much-needed starting materials for applications in drug delivery and regenerative medicine. The demonstrated method is superior to traditional methacrylation methods as it is significantly faster and simpler, as well as more economical and environmentally friendly, using smaller amounts of reagents and solvents. We will also demonstrate an adaptation of this technique for on-resin methacrylamide functionalization of peptides. This on-resin method allows the N-terminus of peptides to be functionalized with methacrylamide groups prior to deprotection and cleavage from resin. This allows for selective addition of methacrylamide groups to the N-termini of the peptides while amino acids with reactive side groups (e.g.&#160;primary amine of lysine, primary alcohol of serine, secondary alcohols of threonine, and phenol of tyrosine) remain protected, preventing functionalization at multiple sites. This article will detail common analytical methods (proton Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy (;H-NMR) and Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time of Flight mass spectrometry (MALDI-ToF)) to assess the efficiency of the functionalizations. Common pitfalls and suggested troubleshooting methods will be addressed, as will modifications of the technique which can be used to further tune macromer functionality and resulting hydrogel physical and chemical properties. Use of synthesized products for the formation of hydrogels for drug delivery and cell-material interaction studies will be demonstrated, with particular attention paid to modifying hydrogel composition to affect mesh size, controlling hydrogel stiffness and drug release.

Microwave-assisted Functionalization of Polyethylene glycol and On-resin Peptides for Use in Chain Polymerizations and Hydrogel Formation

This video will illustrate a rapid, efficient method to methacrylate poly(ethylene glycol), enabling chain polymerizations and hydrogel synthesis. It will demonstrate how to similarly introduce methacrylamide functionalities into peptides, detail common analytical methods to assess functionalization efficiency, provide suggestions for troubleshooting and advanced modifications, and demonstrate typical hydrogel characterization techniques.

Forno a microonde assistita Funzionalizzazione di poli (etilene glicole) e On-resina Peptidi per l&#39;uso a polimerizzazione a catena ed idrogel Formazione

One of the main benefits to using poly(ethylene glycol) (PEG) macromers in hydrogel formation is synthetic versatility. The ability to draw from a large ...

Ricerca

Chimica

Easy Manipulation of Architectures in Protein-based Hydrogels for Cell Culture Applications

Hydrogels are recognized as promising materials for cell culture applications due to their ability to provide highly hydrated cell environments. The field of 3D templates is rising due to the potential resemblance of those materials to the natural extracellular matrix. Protein-based hydrogels are particularly promising because they can easily be functionalized and can achieve defined structures with adjustable physicochemical properties. However, the production of macroporous 3D templates for cell culture applications using natural materials is often limited by their weaker mechanical properties compared to those of synthetic materials. Here, different methods were evaluated to produce macroporous bovine serum albumin (BSA)-based hydrogel systems, with adjustable pore sizes in the range of 10 to 70 &#181;m in radius. Furthermore, a method to generate channels in this protein-based material that are several hundred microns long was established. The different methods to produce pores, as well as the influence of pore size on material properties such as swelling ratio, pH, temperature stability, and enzymatic degradation behavior, were analyzed. Pore sizes were investigated in the native, swollen state of the hydrogels using confocal laser scanning microscopy. The feasibility for cell culture applications was evaluated using a cell-adhesive RGD peptide modification of the protein system and two model cell lines: human breast cancer cells (A549) and adenocarcinomic human alveolar basal epithelial cells (MCF7).

Different methods to manipulate three-dimensional architecture in protein-based hydrogels are evaluated here with respect to material properties. The macroporous networks are functionalized with a cell-adhesive peptide, and their feasibility in cell culture is evaluated using two different model cell lines.

Facile manipolazione delle architetture in idrogel a base di proteine per applicazioni della coltura delle cellule

Hydrogels are recognized as promising materials for cell culture applications due to their ability to provide highly hydrated cell environments. The field ...

Biochimica

Capillary Electrophoresis to Monitor Peptide Grafting onto Chitosan Films in Real Time

Free-solution capillary electrophoresis (CE) separates analytes, generally charged compounds in solution through the application of an electric field. Compared to other analytical separation techniques, such as chromatography, CE is cheap, robust and effectively requires no sample preparation (for a number of complex natural matrices or polymeric samples). CE is fast and can be used to follow the evolution of mixtures in real time (e.g., chemical reaction kinetics), as the signals observed for the separated compounds are directly proportional to their quantity in solution.
Here, the efficiency of CE is demonstrated for monitoring the covalent grafting of peptides onto chitosan films for subsequent biomedical applications. Chitosan&#39;s antimicrobial and biocompatible properties make it an attractive material for biomedical applications such as cell growth substrates. Covalently grafting the peptide RGDS (arginine - glycine - aspartic acid - serine) onto the surface of chitosan films aims at improving cell attachment. Historically, chromatography and amino acid analysis have been used to provide a direct measurement of the amount of grafted peptide. However, the fast separation and absence of sample preparation provided by CE enables equally accurate yet real-time monitoring of the peptide grafting process. CE is able to separate and quantify the different components of the reaction mixture: the (non-grafted) peptide and the chemical coupling agents. In this way the use of CE results in improved films for downstream applications.
The chitosan films were characterized through solid-state NMR (nuclear magnetic resonance) spectroscopy. This technique is more time-consuming and cannot be applied in real time, but yields a direct measurement of the peptide and thus validates the CE technique.

Free solution capillary electrophoresis is a fast, cheap and robust analytical method that enables the quantitative monitoring of chemical reactions in real time. Its utility for rapid, convenient and precise analysis is demonstrated here through analysis of covalent peptide grafting onto chitosan films for improved cell adhesion.

Elettroforesi capillare per monitorare Peptide innesto su Chitosano film in tempo reale

Free-solution capillary electrophoresis (CE) separates analytes, generally charged compounds in solution through the application of an electric field. ...

Covalent Immobilization of Proteins for the Single Molecule Force Spectroscopy

In recent years, atomic force microscopy (AFM) based single molecule force spectroscopy (SMFS) extended our understanding of molecular properties and functions. It gave us the opportunity to explore a multiplicity of biophysical mechanisms, e.g., how bacterial adhesins bind to host surface receptors in more detail. Among other factors, the success of SMFS experiments depends on the functional and native immobilization of the biomolecules of interest on solid surfaces and AFM tips. Here, we describe a straightforward protocol for the covalent coupling of proteins to silicon surfaces using silane-PEG-carboxyls and the well-established N-hydroxysuccinimid/1-ethyl-3-(3-dimethyl-aminopropyl)carbodiimid (EDC/NHS) chemistry in order to explore the interaction of pilus-1 adhesin RrgA from the Gram-positive bacterium Streptococcus pneumoniae (S. pneumoniae) with the extracellular matrix protein fibronectin (Fn). Our results show that the surface functionalization leads to a homogenous distribution of Fn on the glass surface and to an appropriate concentration of RrgA on the AFM cantilever tip, apparent by the target value of up to 20% of interaction events during SMFS measurements and revealed that RrgA binds to Fn with a mean force of 52 pN. The protocol can be adjusted to couple via site specific free thiol groups. This results in a predefined protein or molecule orientation and is suitable for other biophysical applications besides the SMFS.

This protocol describes the covalent immobilization of proteins with a heterobifunctional silane coupling agent to silicon-oxide surfaces designed for the atomic force microscopy based single molecule force spectroscopy which is exemplified by the interaction of RrgA (pilus-1 tip adhesin of S. pneumoniae) with fibronectin.

Immobilizzazione covalente di proteine per la spettroscopia di forza di singola molecola

In recent years, atomic force microscopy (AFM) based single molecule force spectroscopy (SMFS) extended our understanding of molecular properties and ...

Preparation of Thermoresponsive Nanostructured Surfaces for Tissue Engineering

Thermoresponsive poly(N-isopropylacrylamide) (PIPAAm)-immobilized surfaces for controlling cell adhesion and detachment were fabricated by the Langmuir-Schaefer method. Amphiphilic block copolymers composed of polystyrene and PIPAAm (St-IPAAms) were synthesized by reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) radical polymerization. A chloroform solution of St-IPAAm molecules was gently dropped into a Langmuir-trough apparatus, and both barriers of the apparatus were moved horizontally to compress the film to regulate its density. Then, the St-IPAAm Langmuir film was horizontally transferred onto a hydrophobically modified glass substrate by a surface-fixed device. Atomic force microscopy images clearly revealed nanoscale sea-island structures on the surface. The strength, rate, and quality of cell adhesion and detachment on the prepared surface were modulated by changes in temperature across the lower critical solution temperature range of PIPAAm molecules. In addition, a two-dimensional cell structure (cell sheet) was successfully recovered on the optimized surfaces. These unique PIPAAm surfaces may be useful for controlling the strength of cell adhesion and detachment.

Nanoscaled sea-island surfaces composed of thermoresponsive block copolymers were fabricated by the Langmuir-Schaefer method for controlling spontaneous cell adhesion and detachment. Both the preparation of the surface and the adhesion and detachment of cells on the surface were visualized.

Preparazione di Thermoresponsive Nanostrutturati Superfici Tissue Engineering

Thermoresponsive poly(N-isopropylacrylamide) (PIPAAm)-immobilized surfaces for controlling cell adhesion and detachment were fabricated by the ...

Bioingegneria

Covalent Attachment of Single Molecules for AFM-based Force Spectroscopy

Atomic force microscopy (AFM)-based single molecule force spectroscopy is an ideal tool for investigating the interactions between a single polymer and surfaces. For a true single molecule experiment, covalent attachment of the probe molecule is essential because only then can hundreds of force-extension traces with one and the same single molecule be obtained. Many traces are in turn necessary to prove that a single molecule alone is probed. Additionally, passivation is crucial for preventing unwanted interactions between the single probe molecule and the AFM cantilever tip as well as between the AFM cantilever tip and the underlying surface. The functionalization protocol presented here is reliable and can easily be applied to a variety of polymers. Characteristic single molecule events (i.e., stretches and plateaus) are detected in the force-extension traces. From these events, physical parameters such as stretching force, desorption force and desorption length can be obtained. This is particularly important for the precise investigation of stimuli-responsive systems at the single molecule level. As exemplary systems poly(ethylene glycol) (PEG), poly(N-isopropylacrylamide) (PNiPAM) and polystyrene (PS) are stretched and desorbed from SiOx (for PEG and PNiPAM) and from hydrophobic self-assembled monolayer surfaces (for PS) in aqueous environment.

Covalent attachment of probe molecules to atomic force microscopy (AFM) cantilever tips is an essential technique for the investigation of their physical properties. This allows us to determine the stretching force, desorption force and length of polymers via AFM-based single molecule force spectroscopy with high reproducibility.

Attacco covalente di singole molecole per la spettroscopia della forza basata su AFM

Atomic force microscopy (AFM)-based single molecule force spectroscopy is an ideal tool for investigating the interactions between a single polymer and ...

Patterning Bioactive Proteins or Peptides on Hydrogel Using Photochemistry for Biological Applications

There are many biological stimuli that can influence cell behavior and stem cell differentiation. General cell culture approaches rely on soluble factors within the medium to control cell behavior. However, soluble additions cannot mimic certain signaling motifs, such as matrix-bound growth factors, cell-cell signaling, and spatial biochemical cues, which are common influences on cells. Furthermore, biophysical properties of the matrix, such as substrate stiffness, play important roles in cell fate, which is not easily manipulated using conventional cell culturing practices. In this method, we describe a straightforward protocol to provide patterned bioactive proteins on synthetic polyethylene glycol (PEG) hydrogels using photochemistry. This platform allows for the independent control of substrate stiffness and spatial biochemical cues. These hydrogels can achieve a large range of physiologically relevant stiffness values. Additionally, the surfaces of these hydrogels can be photopatterned with bioactive peptides or proteins via thiol-ene click chemistry reactions. These methods have been optimized to retain protein function after surface immobilization. This is a versatile protocol that can be applied to any protein or peptide of interest to create a variety of patterns. Finally, cells seeded onto the surfaces of these bioactive hydrogels can be monitored over time as they respond to spatially specific signals.

In this method, we use photopolymerization and click chemistry techniques to create protein or peptide patterns on the surface of polyethylene glycol (PEG) hydrogels, providing immobilized bioactive signals for the study of cellular responses in vitro.

Patterning bioattivi proteine o peptidi su idrogel utilizzando fotochimica per applicazioni biologiche

There are many biological stimuli that can influence cell behavior and stem cell differentiation. General cell culture approaches rely on soluble factors ...

Mitigation of Blood Borne Cell Attachment to Metal Implants through CD47-Derived Peptide Immobilization

The key complications associated with bare metal stents and drug eluting stents are in-stent restenosis and late stent thrombosis, respectively. Thus, improving the biocompatibility of metal stents remains a significant challenge. The goal of this protocol is to describe a robust technique of metal surface modification by biologically active peptides to increase biocompatibility of blood contacting medical implants, including endovascular stents. CD47 is an immunological species-specific marker of self and has anti-inflammatory properties. Studies have shown that a 22 amino acid peptide corresponding to the Ig domain of CD47 in the extracellular region (pepCD47), has anti-inflammatory properties like the full-length protein. In vivo studies in rats, and ex vivo studies in rabbit and human blood experimental systems from our lab have demonstrated that pepCD47 immobilization on metals improves their biocompatibility by preventing inflammatory cell attachment and activation. This paper describes the step-by step protocol for the functionalization of metal surfaces and peptide attachment. The metal surfaces are modified using polyallylamine bisphosphate with latent thiol groups (PABT) followed by deprotection of thiols and amplification of thiol-reactive sites via reaction with polyethyleneimine installed with pyridyldithio groups (PEI-PDT). Finally, pepCD47, incorporating terminal cysteine residues connected to the core peptide sequence through a dual 8-amino-3,6-dioxa-octanoyl spacer, are attached to the metal surface via disulfide bonds. This methodology of peptide attachment to metal surface is efficient and relatively inexpensive and thus can be applied to improve biocompatibility of several metallic biomaterials.

Presented here is a protocol for appending peptide CD47 (pepCD47) to metal stents using polybisphosphonate chemistry. Functionalization of metal stents using pepCD47 prevents the attachment and activation of inflammatory cells thus improving their biocompatibility.

Mitigazione dell'attaccamento delle cellule trasmesse dal sangue agli impianti metallici attraverso l'immobilizzazione peptidica derivata da CD47

The key complications associated with bare metal stents and drug eluting stents are in-stent restenosis and late stent thrombosis, respectively. Thus, ...

Control of Cell Adhesion using Hydrogel Patterning Techniques for Applications in Traction Force Microscopy

Traction force microscopy (TFM) is the main method used in mechanobiology to measure cell forces. Commonly this is being used for cells adhering to flat soft substrates that deform under cell traction (2D-TFM). TFM relies on the use of linear elastic materials, such as polydimethylsiloxane (PDMS) or polyacrylamide (PA). For 2D-TFM on PA, the difficulty in achieving high throughput results mainly from the large variability of cell shapes and tractions, calling for standardization. We present a protocol to rapidly and efficiently fabricate micropatterned PA hydrogels for 2D-TFM studies. The micropatterns are first created by maskless photolithography using near-UV light where extracellular matrix proteins bind only to the micropatterned regions, while the rest of the surface remains non-adhesive for cells. The micropatterning of extracellular matrix proteins is due to the presence of active aldehyde groups, resulting in adhesive regions of different shapes to accommodate either single cells or groups of cells. For TFM measurements, we use PA hydrogels of different elasticity by varying the amounts of acrylamide and bis-acrylamide and tracking the displacement of embedded fluorescent beads to reconstruct cell traction fields with regularized Fourier Transform Traction Cytometry (FTTC).
To further achieve precise recording of cell forces, we describe the use of a controlled dose of patterned light to release cell tractions in defined regions for single cells or groups of cells. We call this method local UV illumination traction force microscopy (LUVI-TFM). With enzymatic treatment, all cells are detached from the sample simultaneously, whereas with LUVI-TFM traction forces of cells in different regions of the sample can be recorded in sequence. We demonstrate the applicability of this protocol (i) to study cell traction forces as a function of controlled adhesion to the substrate, and (ii) to achieve a greater number of experimental observations from the same sample.

Near-UV lithography and traction force microscopy are combined to measure cellular forces on micropatterned hydrogels. The targeted light-induced release of single cells enables a high number of measurements on the same sample.

Controllo dell'adesione cellulare mediante tecniche di modellazione dell'idrogel per applicazioni nella microscopia a forza di trazione

Traction force microscopy (TFM) is the main method used in mechanobiology to measure cell forces. Commonly this is being used for cells adhering to flat ...

Valutazione dei peptidi autoassemblanti biofunzionali per l'adesione e la morfologia cellulare

Fabrication and Characterization of Colorectal Cancer Organoids from SW1222 Cell Line in Ultrashort Self&#45;Assembling Peptide Matrix

Ultrashort self-assembling peptides (SAPs) can spontaneously form nanofibers that resemble the extracellular matrix. These fibers allow the formation of hydrogels that are biocompatible, biodegradable, and non-immunogenic. We have previously proven that SAPs, when biofunctionalized with protein-derived motifs, can mimic the extracellular matrix characteristics that support colorectal organoid formation. These biofunctional peptide hydrogels retain the original parent peptide's mechanical properties, tunability, and printability while incorporating cues that allow cell-matrix interactions to increase cell adhesion. This paper presents the protocols needed to evaluate and characterize the effects of various biofunctional peptide hydrogels on cell adhesion and lumen formation using an adenocarcinoma cancer cell line able to form colorectal cancer organoids cost-effectively. These protocols will help evaluate biofunctional peptide hydrogel effects on cell adhesion and luminal formation using immunostaining and fluorescence image analysis. The cell line used in this study has been previously utilized for generating organoids in animal-derived matrices.

Autore in primo piano: Ottimizzazione di matrici peptidiche ultracorte per organoidi di cancro del colon-retto

This protocol aims to evaluate biofunctional self-assembling peptides for cell adhesion, organoid morphology, and gene expression by immunostaining. We will use a colorectal cancer cell line to provide a cost-effective way of obtaining organoids for intensive testing.

Fabbricazione e caratterizzazione di organoidi di cancro del colon-retto da una linea cellulare SW1222 in una matrice peptidica autoassemblante ultracorta

Ultrashort self-assembling peptides (SAPs) can spontaneously form nanofibers that resemble the extracellular matrix. These fibers allow the formation of ...