市販のポリ（n-イソプロピルアクリルアミド）基質の異常な細胞毒性の調査

ポリ（N-イソプロピルアクリルアミド）（Pnipam）は、刺激性応答性ポリマーであり、バイオエンジニアリングコミュニティにとって大きな関心を持っています。温度がより低い臨界溶液温度（〜32°C）を下回ると、プニパムは急速に水分補給し、接着細胞は無傷の細胞シートとして分離します。生理学的に関連する温度範囲におけるこの細胞放出挙動により、NIPAMが設計された組織やその他のデバイスに使用しています。しかし、以前の研究では、著者らは、NIPAMを重合するために使用されるほとんどの技術が生体適合性膜を生成するために使用されますが、市販のNIPAM（CPNIPAM）からのいくつかの製剤は細胞毒性がある可能性があることを発見しました。この作業では、著者はこの異常の根底にある理由を調査します。著者らは、さまざまな細胞型（例えば、ウシ大動脈内皮細胞、BAEC;モンキー腎上皮細胞、ベロ細胞、およびマウス胚性線維芽細胞、3T3）の反応を評価しました。および商業的に準備された（cpnipam）。各細胞型の相対的な生体適合性は、培養中の48時間と96時間後に、その細胞の形態と機能（XTTや生/デッドアッセイなど）の観察を使用して評価されました。さらに、基板自体をNMR、goniometry、およびXPSを使用して分析しました。著者らは、すべての細胞タイプがCPNIPAMで培養されている96時間で損なわれていることを発見しましたが、細胞の妥協方法は異なります。特に、Veroおよび3T3細胞は細胞毒性死亡を受けているように見えますが、BAECはアポプトの死を受けます。著者らは、この結果は、市販の準備におけるNIPAMの短鎖オリゴマーの存在を含む要因の組み合わせによるものであると考えています。この研究は、このタイプのバイオエンジニアリング作業のための市販のポリマー基質の細胞毒性に関する貴重な洞察を提供し、したがって、ヒト被験者のそのような表面で成長した細胞の適用性に関するものです。

Poly(N-isopropyl acrylamide) (pNIPAM) is a stimulus-responsive polymer that has been of great interest to the bioengineering community. When the temperature is lowered below its lower critical solution temperature (∼32 °C), pNIPAM rapidly hydrates, and adherent cells detach as intact cell sheets. This cell-releasing behavior in a physiologically relevant temperature range has led to NIPAM's use for engineered tissues and other devices. In a previous study, however, the authors found that although most techniques used to polymerize NIPAM yield biocompatible films, some formulations from commercially-available NIPAM (cpNIPAM) can be cytotoxic. In this work, the authors investigate the reasons underlying this anomaly. The authors evaluated the response of a variety of cell types (e.g., bovine aortic endothelial cells, BAECs; monkey kidney epithelial cells, Vero cells; and mouse embryonic fibroblasts, 3T3s) after culture on substrates spin-coated with sol-gel (spNIPAM) and commercially-prepared (cpNIPAM). The relative biocompatibility of each cell type was evaluated using observations of its cell morphology and function (e.g., XTT and Live/Dead assays) after 48 and 96 h in culture. In addition, the substrates themselves were analyzed using NMR, goniometry, and XPS. The authors find that all the cell types were compromised by 96 h in culture with cpNIPAM, although the manner in which the cells are compromised differs; in particular, while Vero and 3T3 cells appear to be undergoing cytotoxic death, BAECs undergo apoptic death. The authors believe that this result is due to a combination of factors, including the presence of short chain oligomers of NIPAM in the commercially-available preparation. This work will provide valuable insights into the cytotoxicity of commercially-prepared polymer substrates for this type of bioengineering work and therefore into the applicability of cells grown on such surfaces for human subjects.