一种新的低成本制备交联明胶膜的方法，用于潜在的生物应用——芯片和尖端

一种新的低成本制备交联明胶膜的方法

01二月2017

通过 RSC互联网服务.

加布里埃尔·皮蒂戈洛^一还有瓦莱丽·塔利^一

^一插图UMRS1147，CNRS SNC 5014，巴黎笛卡尔大学，2016年法国国家癌症控制设备。巴黎法国。

电子邮件：邮箱：gabriele.pitingolo@parisdescartes.fr

为什么这个有用？

近年来，几种明胶类型（即GelMAa或b）因其良好的生物相容性而被用于药物制剂和组织工程，低成本下细胞分化和可用性的倾向。^一明胶作为生物材料的使用也有利于调整基质的机械性能，改变水的浓度和交联度。然而，特兰维尔^®是最常用的微孔膜渗透支架，是培养细胞的标准方法。^二这种商业化的支持物已被广泛地用于研究不同细胞类型的分子分泌，并且还可以复制几种体外生理障碍（即血脑屏障）。^三特兰维尔^®细胞培养插入很方便，因为它们是无菌的，易于使用，但是它们非常昂贵（每12包大约300美元），而且由于它们是由聚酯或聚碳酸酯制成，因此生物材料的性能范围有限。此外，正如法兰加和他的同事所展示的，这些多孔膜通常集成在微流控芯片上进行渗透性研究。^四

最近，勇X陈等人。提出了一种制备细胞培养用悬浮水凝胶膜平台的替代方法，设计了一个复杂的合成凝胶的协议，并用商用打印机制作了一个由聚乳酸（PLA）聚合物制成的开放式网格结构。^五我们的提示显示了一种新的低成本制备交叉状明胶膜的方法，作为一种可渗透的支持物，有助于潜在的生物应用。此外，提议的方案不需要使用复杂的制造技术或昂贵的材料。它使用来自猪皮肤的明胶和甲醛蒸气技术交联明胶膜。作为概念证明，我们将明胶膜集成到微流控芯片中，为静态和动态条件下的可比研究开发一个平台的可能性。

此外，为了证明制备的明胶膜对培养温度（约37°C）的抗性，我们在孵育前后（2天）测试了力学性能（杨氏模量）。最后，我们观察了机械性能和结构完整性的保存，使膜可用于细胞培养的研究。

我需要什么？

Transwell插件
猪明胶A型
甲醛溶液
手术刀
PMMA研磨室或类似

我该怎么办？

从Transwell中取出多孔膜^®插入（图）或者使用类似的自制支架。为了方便这一步是方便使用解剖刀沿整个直径切开膜。

膜移除后，Transwell®支持随时可用。将结构放置在PMMA室的中心（深度至少为2 mm）（图2a），并倒入10%w/v明胶，没有气泡，到PMMA室和Transwell内部^®支撑（图2b）。稳定2分钟后，把系统放在冰箱里，至少10分钟。

在凝胶时间（4°C下10分钟）之后，可以从PMMA室中去除形成的明胶膜，借助手术刀促进分离（图3a-3b）。如图3c所示，明胶膜看起来非常平坦，细胞培养的理想特性（图3c）。为了保证细胞培养过程中机械性能的保持，使用经典方案“细胞生物相容性”交叉连接明胶膜，如甘油醛^六，甲醛^七还有戊二醛^八方法或天然产物，如京尼平。^九

在这种情况下，采用气相甲醛法将制备的明胶膜交联，得到水溶性较低的体系。更高的机械强度和抗酶降解的稳定性。我们将明胶膜暴露在甲醛蒸气中1天。在图4a中，我们显示了差异，培养48小时后，在样本交叉链接（左）和非（右）之间。交联明胶膜的最终深度约为1 mm，然而，可以改变深度，调整液体明胶量。最后，我们计算，潜伏期前后，交联明胶膜的杨氏模量，观察类似值40千帕（使用Instron DX液压测试系统进行压缩测试）。

将明胶膜集成到微芯片中。在本节中，我们详细介绍了明胶膜与微流控芯片的集成。例如，我们使用了我们以前的工作中提出的相同的几何学。^四，制作渗透性实验装置（图5a）。如图5b所示，只需将液体明胶倒入较小的钻孔微通道，用移液管形成一层均匀的薄层明胶（图5C）。在4°C下胶凝后，用上述方法将形成的明胶膜交联，结果如图5d所示。为了连接不同的PMMA-PDMS基板，我们在这里提出了一种我们小组最近开发的磁性方法。^十，在溶剂蒸发和等离子结合的情况下，通过物理化学应力来保护明胶膜。图5e显示了最终的芯片。

结论：在这个提示中，采用一种简单、低成本的制备方法制备了一种新型生物相容性明胶渗透载体。可采用气相甲醛法或其他化学交联方法对整体明胶膜进行交联，作为细胞培养的潜在支架。此外，通过改变明胶的初始浓度，可以调节渗透膜的杨氏模量和厚度。交联度和液体明胶的量。最后，我们展示了明胶膜与模块化微芯片的集成。因此，我们提出了一种简单而低成本的方法来制备细胞生物学和其他应用的可渗透明胶膜。

确认

这项工作是在Pierre Gilles de Gennes研究所设备（“Investments d'Avenir”项目）的支持下开展的。参考文献：ANR 10-nano 0207）。

工具书类

GeckilHikmet等。“作为细胞外基质模拟的工程水凝胶”，纳米医学5.3（2010）：469-484。
https://www.corning.com/worldwide/en/products/life-新利手机客户端sciences/products/pervative-supports/transwell-guidelines.html
Guarnieri达妮埃拉等。“穿梭介导的纳米颗粒输送至血脑屏障”，小9.6（2013）：853-862。
Falangaa.P.皮婷噢咯G.塞伦塔诺M.CosentinoA.梅隆P.VecchioneR.NETTI，P.a.（2016）。在流动条件下穿梭介导的纳米颗粒在体外大脑内皮的转运。生物技术和生物工程。
陈Yong X.等。“用于细胞培养的新型悬浮水凝胶膜平台”，《工程与医学纳米技术杂志》6.2（2015）：021002。
Sisson克里斯廷等。“电纺明胶交联方法对细胞生长和活力的评价”，《生物大分子》10.7（2009）：1675-1680。
美国宇航局M.等。“整齐填充明胶的行为和特性”，《生物材料》24.1（2003）：165-172。
塔乐边A.等。《戊二醛对明胶薄膜性能的影响》，Kemija U Industriji 56.11（2007）：537-541。
BigiA.等。“通过与genipin交联来稳定明胶膜。”生物材料23.24（2002）：4827-4832。
皮提戈洛·加布里埃尔，等。“在流动条件下模拟内皮内衬微血管的模块化混合芯片的制造”，《微机械与微工程杂志》（接受稿）