CZ2008355A3 - Zpusob prípravy usporádaných bunecných struktur - Google Patents
Zpusob prípravy usporádaných bunecných struktur Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2008355A3 CZ2008355A3 CZ20080355A CZ2008355A CZ2008355A3 CZ 2008355 A3 CZ2008355 A3 CZ 2008355A3 CZ 20080355 A CZ20080355 A CZ 20080355A CZ 2008355 A CZ2008355 A CZ 2008355A CZ 2008355 A3 CZ2008355 A3 CZ 2008355A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- diamond
- cells
- plasma
- cell structures
- terminated
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 5
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 5
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 claims abstract description 4
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000005660 hydrophilic surface Effects 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 3
- 230000005661 hydrophobic surface Effects 0.000 claims description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 3
- 238000001459 lithography Methods 0.000 claims description 2
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 abstract description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 3
- 239000012888 bovine serum Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical group C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000021164 cell adhesion Effects 0.000 description 3
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 3
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 3
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- -1 mechanical Substances 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- 239000002113 nanodiamond Substances 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- IYMAXBFPHPZYIK-BQBZGAKWSA-N Arg-Gly-Asp Chemical class NC(N)=NCCC[C@H](N)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(O)=O IYMAXBFPHPZYIK-BQBZGAKWSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 1
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000010834 Extracellular Matrix Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010037362 Extracellular Matrix Proteins Proteins 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930182555 Penicillin Natural products 0.000 description 1
- JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N Penicillin G Chemical compound N([C@H]1[C@H]2SC([C@@H](N2C1=O)C(O)=O)(C)C)C(=O)CC1=CC=CC=C1 JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- 125000003275 alpha amino acid group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 108010072041 arginyl-glycyl-aspartic acid Proteins 0.000 description 1
- 238000010420 art technique Methods 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 210000002449 bone cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 230000024245 cell differentiation Effects 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000034994 death Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 102000006495 integrins Human genes 0.000 description 1
- 108010044426 integrins Proteins 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002493 microarray Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 210000000944 nerve tissue Anatomy 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229940049954 penicillin Drugs 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 102000005962 receptors Human genes 0.000 description 1
- 108020003175 receptors Proteins 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 150000003609 titanium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
- C12N11/14—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an inorganic carrier
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
- C12N5/0068—General culture methods using substrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N2533/00—Supports or coatings for cell culture, characterised by material
- C12N2533/10—Mineral substrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N2535/00—Supports or coatings for cell culture characterised by topography
- C12N2535/10—Patterned coating
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Zpusob prípravy usporádaných bunecných struktur je charakteristický tím, že se na povrchu diamantu vytvorí pomocí plazmového výboje vodíkem a kyslíkem zakoncené plochy a diamant s takto upraveným povrchem se ponorí do živného roztoku s bunkami. Bunky, které mají schopnost vytváret kostní nebo nervovou tkán, selektivne kolonizují kyslíkem zakoncený (hydrofilní) diamantový povrch. Klícovým parametrem je optimální pocátecní koncentrace bunek a koncentrace hovezího séra v médiu pri jejich nanášení. Diamant muže být navíc i morfologicky strukturován. Diamant lze použít prírodní nebo syntetický na libovolné podložce. Koncentrace prímesí v diamantu není omezena.
Description
Zpusob přípravy uspořádaných buněčných struktur
Oblast techniky
Vynález sc týká řízeného uspořádáváni buněk do organizovaných struktur na povrchu pecně látky.
Dosavadní stač techniky
Řízené uspořádávání buněk jc princip velmi zajímavý nejen obecně pro medicínu nebo farmacii, ale i pro nano-bio-lechnologie a bio-elcktroniku. které se v posledních letech stávají stále významnější. Nanotechnologie často vyžadují řízené strukturování a změny materiálových a chemických vlastností materiálu na rozměrech mikro- a nano-melríi. koho je využíváno pro výrobu funkčních zařízení, pro selektivní rusí a organizaci struktur i pro vytváření heterogenních rozhraní mezi anorganickými a organickými materiály. Při současných požadavcích na miniaturizaci, vyšší výkonnost i nove funkce takováto hybridní zařízení vytvářejí most mezi organickým a anorganickým světem a umožňují spojil výhody obou světů. Připravují sc například mikroskopické šablony pro uchycení uhlíkových nanotrubiček. DNA molekul, buněk a buněčných membrán vpředeni určených místech na elektronických čipech. Různé způsoby uspořádávání buněk se využívají také v tkáňovém inženýrství.
Pro orientované uchycování buněk k substrátu sc využívá zejména vazby ligandreceptor. Např. sc na nosný povrch (substrát) kovalenlně naváží RGD peptidy. které obsahují aminokyselinovou sekvenci rozeznatelnou většinou integrinových buněčných receptorů. Na tyto peptidy sc proto buňka uchytí a /.formuje lokální adhezi / mnoha proteinu, kterou interaguje s povrchem substrátu. líni dochází k předávání informaci mezi buňkou a substrátem a buňka reaguje spuštěním různých životních programu (proliferace. diferenciace, smrt. aj.). Pro selektivní adhezi buněk se ty to peptidy např, natisknou v různých vzdálenostech a vzorech. Podobně se využívají i P-sclectin. celá kolagenová vlákna, nebo dalších proteiny extracelulární matrix. které jsou komerčně dostupné. Jinou variantou jsou např. samo-uspořádané nionovrstvy organických řetězců, které jsou kovalentně terminované skupinami -Cl I-NI b a dalšími.
Pro adhezi buněk je kromě zprostředkujících proteinu klíčový samotný nosný substrát a jeho vlastnosti. Substrát a jeho vlastnosti dávají buňkám impuls, jak sc mají buňky v daném prostředí chovat, tedy zda mají adheroval. proliferovat. diferencovat, nebo naopak neadherovat a odumíral.
Jako substrát pro růst a uspořádávání buněk lze použít různé materiály. Podle typu aplikace mohou být jak ploché s různým stupněm drsnosti, tak mohou být tvarovaný do složitých trojrozměrných struktur. /. hlediska jejich elektronických vlastností se typicky jedná hlavně kovy (sloučeniny titanu), dielektrika (izolanty) jako např. anorganické oxidy (SiO?. TiOj). nebo různé polymery (PS. PMMA). V současnosti se jako perspektivní považuje využiti polovodičů, u nichž lze dobře kontrolovat jejich vodivé vlastnosti, a tak např. vytvářel integrované obvody a biologické struktury na bázi jednoho materiálu. V tomto ohledu je v průmyslu nejrozšířenější křemík a jeho oxidy . Křemík má široké aplikace v mikroelektronice, optoeleklronicc. fotovoltaice. xerografii. senzorice. atd. Mezi nové polovodičové materiály patří polovodiče se širokým pásem zakázaných energii jako např. diamant nebo karbid křemíku (SiC). Zejména v případě diamantu se jedná o unikátní spojení výborných polovodičových, mechanických, chemických a biologických vlastnosti. Diamant je polovodič sc širokým pásem zakázaných energií (5.5 eV). takže v čistém stavu je velmi dobře elektricky izolující. l.ze ho však i dotovat příměsemi (borem, fosforem, atd.) pro dosažení ptypové nebo n-lypové vodivosti. Na vodíkem zakončených površích diamantu lze navíc vygenerovat dvourozměrnou vysoce vodivou vrstvu. Díky šířce zakázaného pásu je diamant opticky transparentní, což je významné pro optickou detekci biologických procesu. Dále je velmi tvrdý, a mechanicky, chemicky i fyzikálně velmi stabilní. Má neobvykle široké elektrochemické okno (>3V), kdy jeho povrch sám chemicky nereaguje, nicméně chemické reakce umožňuje, To je velkou výhodou pro elektrochemická měřeni, jako např. v elektrických bio-senzorech hojně využívanou impedanční spektroskopii. Diamant je také považován za biologicky velmi kompatibilní, nebol' se jedná v zásadě o uhlík. Intenzivně sc proto studují možnosti aplikace diamantu v protctice a bio-senzorech. Diamant je možné připravit synteticky jak objemově tak ve vrstvách na různých substrátech pomocí rozkladu methanu v plazmovém výboji.
Pro biologické aplikace je tedy Žádoucí mít k dispozici materiál, který snadno, bez. složitých postupu a bez vysokých finančních nákladu umožní řízené uspořádávání buněk, do organizovaných struktur na povrchu, neovlivní biologii adherovaných buněk a následně zajistí správné fungování a používání připraveného systému. Zásadním parametrem při použití libovolného substrátu je právě jeho bio-kompatibilita. zejména to. jak ovlivňuje adhezi. růst a přežívání buněk. Důležitá je často i mechanická nebo chemická odolnost materiálu. Využiti speciálních peptidíi a proteinu pro selektivní adhezi a orientaci buněk je poměrně složité a nákladné, navíc je opět třeba řešit jejich vazbu a stabilitu na povrchu nosného materiálu.
Podstata v v nálezu
Výše ux edené nedostatky a požadavky řeší tento vynález, a to tím že jako podkladový materiál pro uspořádavání buněk se použije diamant. Výhodou a unikátní vlastností diamantu je. že z hlediska aplikací vykazuje současně výborné polovodičové, mechanické, chemické i biologických vlastnosti. Jako polovodič má o několik řádu vyšší pohyblivost volných nosičů náboje než křemík. Jedná se o uhlík, který představuje přirozené rozhraní pro organické materiály. Navíc je chemicky odolný a dobře odolává i tvrdému záření a vysokým teplotám. Γο jsou vše velmi výhodné vlastnosti pro biologické a bio-clcktronické aplikace.
Diamant může být přírodní nebo připraven synteticky za vysokého tlaku a teploty nebo depozicí z chemických par podpořené plazmovým výbojem nebo detonací výbušnin.
Diamant muže být nominálně nedotovaný (intrinsický) i dotovaný příměsemi, např. borem nebo fosforem. Koncentrace příměsí není omezena.
Současně povrch diamantu múze být zakončen uhlíkem nebo kyslíkem nebo vodíkem nebo dusíkem nebo halogenovými atomy (např. Iluorcm. chlorem) nebo jejich sloučeninami nebo jejich kombinacemi. Koncentrace atomu zakončujících povrch není omezena.
Způsob přípravy uspořádaných buněčných struktur spočívá ve spontánní adhezi buněk suspendovaných v kultivačním médiu na povrch pevné látky, kterou múze být diamant. Na povrchu této pevné látky se vytvoří hydrofilní plochy oddělené plochami hydrofobními. Pro vytvoření hvdrotbbních ploch jc povrch vystaven vodíkovému plazmatu při teplotě alespoň 400°C a pro vytvořeni hydrofilních ploch jc povrch vystaven kyslíkovým radikálům vy tvořených plazmovým výbojem nebo ultrafialovým zářením. Pevná látka s takto chemicky strukturovaným povrchem je ponořena do živného média s buňkami, které mají schopnost vytvářet kostní nebo nervovou tkán. Mohou to být například lidské buňky generující kost, mezcnchymální (kmenové) buňky schopné diferenciace v buňky kostní nebo neurony.
Povrch pevné látky (diamantu) muže být navíc strukturován morlblogicky. Povrchy diamantu mohou mít jednak nižnou povrchovou drsnost podle zvoleného režimu mstu a současně mohou být vytvořeny i trojrozměrné struktury.
Příklad provedc n í
Křemíková podložka o tloušťce 520 pm a dotovaná borem na vodivost 0.1 (Qcm) ' sc očistí ultrazvukem v isopropanolu po dobu 5 minut, poté se krátce ponoří do dcionizované vody a osuší se proudem suchého dusíku. Na očištěnou podložku sc v ultrazvukové lázni nanese ve vodě rozptýleny nanodiamanlovy prášek o nominální velikosti částic 5 nm.
.v • · • · · · · « · · · · • · · ·φ · · ·· · · · *
Nanášení trvá 40 min. což vede k vytvoření 5-25 nm tenké a z až 80% spojité vrstvy nanodiamantového prášku.
Na této počáteční vrstvě je nanesena vrstva nanokrystalického diamantu (NUD) v tloušťce řádově stovek nanometru pomocí depozice z chemických par v mikrovlnné plazmě. Jako plyn se použije směs 1% metanu \c vodíku. Depoziční podmínky jsou následující: tlak 3000 Pa. průtok 5x10'6 m' <. výkon plazmového generátoru 1200 W. teplota podložky 800°C. Výsledná tloušťka NCD vrstvy je přibližně 150 nm.
Po nanesení je vrstva vařena ve směsi kyselin (I BSO^+KNO? směs 3:1) při teplotě 2()0°C po dobu 30 min. pak opláchnuta deionizovanou vodou a osušena proudem suchého dusíku. Pole je vrstva ošetřena kyslíkovou r.l'. plazmou s výkonem 300 W po dobu 3 min. Pole je povrch zakončen vodíkem ve vodíkové plazmě při teplotě 800°C po dobu 10 minut. Tím je dosaženo čistého a dobře definovaného povrchu diamantu, který je zakončen vodíkem a je výrazně hydrofobní (smáČivý úhel - 90°).
Pro vytvoření mikroskopických vzoru pro uspořádávání buněk jsou na NCD vrstvě vytvořeny mikroskopické vzory pomocí 1 ilografické masky (optickou nebo elektronovou litografií). S touto maskou jsou vrstvy vy staveny vysokofrekvenční kyslíkové plazmě (300 W) po dobu 3 minut. Pole je maska smyta z povrchu diamantu pomoci acetonu a vody, případně dalších roztoků. Vrstvu je potom vysušena. Tímto je připravena k nasetí buněk.
Před nasazením buněk jsou NCD vrstvy sterilizovány li V zářením nebo alkoholem po dobu 10 minut. Křemíkové podložky s diamantovými vrstvami jsou umístěny na dně kultivačních misek. Buňky jsou nasazeny na diamant z koncentrovaného roztoku v typických koncentracích 1000-10000 buněk/cm2 a jsou pak zality médiem McCoy’s 5Λ ve kterém se nachází 0-15% Totálního hovězího séra (l;BS) a antibiotika (penicilín, slrcplomycin). Buňky jsou pak dále kultivovány za standardních podmínek tkáňových kultur v inkubátoru při tepotě 37°C v 5% CO? po dobu dvou dnu.
Výše uvedeným postupem byly například vytvořeny 30 až 200 Lim široké hydrolllní proužky zakončené kyslíkem, které byly separovány hydrofobními oblastmi zakončenými vodíkem. Pro demonstraci uspořádání buněk byly použila buněčná linie transformovaných lidských kostních buněk (osleoblastu) Sa()s-2. Buňky preferenčně adherovaly a množily se uspořádaly na kyslíkem zakončeném povrchu diamantu s ostrými hranicemi na H/O rozhraní. Navíc na tenkých proužcích byly buňky uspořádány do řetízkovitých struktur podél těchto proužku.
Výše uvedený způsob výroby uspořádaných buněčných struktur je určen pro aplikace v medicíně, farmacii, biologii i elektronice. Muže být využíván v tkáňovém inženýrství, v optických, elektronických i chemických bio-senzorecli. v bio-stimuláiorech růstu a diferenciace buněk, v bio-elektronických přenašečích signálu, pro technologii tzv.
..microarrays využitelnou v moderní proteomice a gcnomicc atd.
Brunu šlová využ i tel n osl
Claims (9)
- PATENTOVÉ NÁROKY Τ751. Způsob přípravy uspořádaných buněčných struktur uchycením buněk na povrch pevné látky, vyznačující se tím. že jako pevná látka sc použije diamant, na jehož povrchu se vytvoří hydrofilní plochy oddělené plochami hydrofobními. a diamant s takto chemicky strukturovaným povrchem je ponořen do živného roztoku s buňkami.
- 2. Způsob podle nároku 1. vyznačující se tím. že na povrchu diamantu jsou navíc vytvořeny výstupky nebo prohlubně.
- 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2. vyznačující sc tím. že diamant sc připraví nanesením ve vodě rozptýleného diamantového prášku na očištěnou podložku v ultrazvukové lázni.
- 4. Způsob podle nároku 3. vyznačující se tím. že diamantový prášek je smíchán s polymerem a tento polymerní kompozit se nanáší na předdefinované plochy litografickou technikou fotorezistu nebo lift-off procesem.
- 5. Způsob podle nároku 3 nebo 4. vyznačující se tím. že na první diamantovou vrstvu se nanese další diamantová vrstva pomocí depozice z. chemických par v mikrovlnném plazmatu.
- 6. Způsob podle nároku 1 nebo 2 nebo 3 nebo 4. vyznačující sc tím. že diamant je přírodního původu.
- 7. Způsob podle nároku 5. vyznačující sc tím. Že diamant je dotov aný příměsemi.
- 8. Způsob podle nároku 1 nebo 2 nebo 3 nebo 4 nebo 5 nebo 6 nebo 7. vyznačující se tím. že povrch diamantu jc pro vytvoření hydrofobních ploch vystaven vodíkovému plazmatu při teplotě alespoň 4()0<:C' a pro vytvoření hydrofilních ploch je povrch vy staven ky slíkovým radikálům vytvořených plazmovým výbojem nebo ultrafialovým zářením.
- 9. Způsob podle nároku 1 nebo 2 nebo 3 nebo 4 nebo 5 nebo 6 nebo 7 nebo 8. vyznačující sc tím. že živný roztok obsahuje lidské buňky generující kost, mezencliymální (kmenové) buňky vytvářející kostní tkáň nebo neurony.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20080355A CZ2008355A3 (cs) | 2008-06-10 | 2008-06-10 | Zpusob prípravy usporádaných bunecných struktur |
| EP09761298A EP2288699B1 (en) | 2008-06-10 | 2009-05-21 | Method of making arranged cell structures |
| PCT/CZ2009/000072 WO2009149673A1 (en) | 2008-06-10 | 2009-05-21 | Method of making arranged cell structures |
| AT09761298T ATE539151T1 (de) | 2008-06-10 | 2009-05-21 | Verfahren zur herstellung von angeordneten zellstrukturen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20080355A CZ2008355A3 (cs) | 2008-06-10 | 2008-06-10 | Zpusob prípravy usporádaných bunecných struktur |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2008355A3 true CZ2008355A3 (cs) | 2009-12-23 |
Family
ID=41138743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20080355A CZ2008355A3 (cs) | 2008-06-10 | 2008-06-10 | Zpusob prípravy usporádaných bunecných struktur |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2288699B1 (cs) |
| AT (1) | ATE539151T1 (cs) |
| CZ (1) | CZ2008355A3 (cs) |
| WO (1) | WO2009149673A1 (cs) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111321389B (zh) * | 2018-12-14 | 2023-11-14 | 深圳先进技术研究院 | 复合金刚石涂层及其制备方法、微流体通道和微流体器件 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7276283B2 (en) * | 2004-03-24 | 2007-10-02 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Plasma-enhanced functionalization of carbon-containing substrates |
-
2008
- 2008-06-10 CZ CZ20080355A patent/CZ2008355A3/cs unknown
-
2009
- 2009-05-21 AT AT09761298T patent/ATE539151T1/de active
- 2009-05-21 WO PCT/CZ2009/000072 patent/WO2009149673A1/en not_active Ceased
- 2009-05-21 EP EP09761298A patent/EP2288699B1/en not_active Not-in-force
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2288699A1 (en) | 2011-03-02 |
| ATE539151T1 (de) | 2012-01-15 |
| EP2288699B1 (en) | 2011-12-28 |
| WO2009149673A1 (en) | 2009-12-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2336804T5 (es) | Inmovilización de biomoléculas usando tecnología de plasma a la presión atmosférica | |
| Lipski et al. | Nanoscale engineering of biomaterial surfaces | |
| US20040214326A1 (en) | Biomaterial substrates | |
| JP5167738B2 (ja) | 光照射によって細胞付着性を付与可能にする細胞付着・培養用基材 | |
| US7659053B2 (en) | Methods of alteration of surface affinities using non-chemical force-creating fields | |
| Metavarayuth et al. | Surface topography and free energy regulate osteogenesis of stem cells: effects of shape-controlled gold nanoparticles | |
| Ryu et al. | Solid-phase growth of nanostructures from amorphous peptide thin film: Effect of water activity and temperature | |
| Glawe et al. | Polypeptide-mediated silica growth on indium tin oxide surfaces | |
| WO2010039933A2 (en) | Methods and compositions for high-resolution micropatterning for cell culture | |
| WO2021174018A1 (en) | Diboride micropatterned surfaces for cell culture | |
| Wang et al. | Controlling directional liquid motion on micro-and nanocrystalline diamond/β-SiC composite gradient films | |
| US20080124535A1 (en) | Surface-Structured Substrate And Production Thereof | |
| KR101400888B1 (ko) | 플라즈마 처리된 바이오폴리머를 이용한 세포 흡착을 조절하는 표면 제조방법 | |
| US9029150B2 (en) | Cell culture substrate and cell culture method using same | |
| CZ2008355A3 (cs) | Zpusob prípravy usporádaných bunecných struktur | |
| KR20100052631A (ko) | 활성 물질을 기판 표면 상에 고정하는 방법 | |
| CN116143068A (zh) | 一种柔性纳米线取向阵列的大面积组装方法 | |
| Yang et al. | Graphene oxide assisted synthesis of GaN nanostructures for reducing cell adhesion | |
| Sordel et al. | Influence of glass and polymer coatings on CHO cell morphology and adhesion | |
| CN101734944A (zh) | 二维图案化纳米硫亚化铜薄膜的制备方法 | |
| Butler et al. | Spatial and geometrical control of silicification using a patterned poly-l-lysine template | |
| Kundu et al. | Template mediated protein self-assembly as a valuable tool in regenerative therapy | |
| KR101989468B1 (ko) | 줄기세포 배양용 기판의 제조방법 | |
| Lee et al. | Remarkably enhanced adhesion of coherently aligned catechol-terminated molecules on ultraclean ultraflat gold nanoplates | |
| JP5526426B2 (ja) | 基板の細胞非接着領域を除去することによる細胞培養方法 |