マルチピン接触図面は、線維芽細胞と単球の整列のために異方性コラーゲン繊維基質の生産を可能にします

I型コラーゲンは、人体で最も豊富なタンパク質であり、組織の形態形成や創傷治癒など、多くの生物学的プロセスで重要な役割を果たすことが知られています。そのため、細胞培養で最も頻繁に使用される基質の1つであり、コラーゲンベースの細胞培養基質を開発するためのかなりの努力があり、それはネイティブ組織、すなわちコラーゲン繊維に見られるコラーゲンの構造組織を模倣しています。ただし、抽出されたコラーゲンからコラーゲン繊維を生成することは困難であり、既存の方法でコラーゲン繊維のスループット生成が低いだけを提供します。この研究では、繊維形成を支援するために絡み合ったポリマー液を使用する接触図面と呼ばれる非常に効率的で、バイオフレンドリーで費用対効果の高いアプローチを使用してコラーゲン繊維を調製しました。コラーゲンが低いコラーゲンを備えた高濃度のデキストラン溶液を使用して、コラーゲンについては以前に描画技術が実証されています。ここでは、デキストランをポリエチレンオキシド（PEO）に置き換えることにより、高コラーゲン含有量の繊維が可溶性コラーゲンとPEOの混合物から容易に形成される可能性があることを示しています。コラーゲンの存在と、得られた繊維における秩序化されたコラーゲン構造の形成は、減衰総反射率フーリエ変換赤外分光筋鏡検査、ラマン分光顕微鏡、および蛍光顕微鏡によって特徴付けられました。秩序だったコラーゲンに対応して、Peo-Collagen繊維の機械的特性は、天然のコラーゲン繊維で観察された繊維に近似しました。ポリジメチルシロキサン支持体に付着した整列したPeo-Collagen繊維上の細胞の成長を、ヒト皮膚線維芽細胞（WS1）およびヒト末梢白血病血球（THP-1）細胞株について調べました。WS1およびTHP-1細胞は容易に付着し、移動と拡散を通じて整列を示し、数日間にわたってコラーゲン繊維基質上で増殖しました。また、コラーゲナーゼIVとのコラーゲン基質の酵素消化を通じて、Peo-Collagen繊維基質から生存細胞の回収を実証しました。

Type I collagen is the most abundant protein in the human body and is known to play important roles in numerous biological processes including tissue morphogenesis and wound healing. As such, it is one of the most frequently used substrates for cell culture, and there have been considerable efforts to develop collagen-based cell culture substrates that mimic the structural organization of collagen as it is found in native tissues, i.e., collagen fibers. However, producing collagen fibers from extracted collagen has been notoriously difficult, with existing methods providing only low throughput production of collagen fibers. In this study, we prepared collagen fibers using a highly efficient, bio-friendly, and cost-effective approach termed contact drawing, which uses an entangled polymer fluid to aid in fiber formation. Contact drawing technology has been demonstrated previously for collagen using highly concentrated dextran solutions with low concentrations of collagen. Here, we show that by replacing dextran with polyethylene oxide (PEO), high collagen content fibers may be readily formed from mixtures of soluble collagen and PEO, a polymer that readily forms fibers by contact drawing at concentrations as low as 0.5%wt. The presence of collagen and the formation of well-ordered collagen structures in the resulting fibers were characterized by attenuated total reflectance Fourier-transform infrared spectromicroscopy, Raman spectromicroscopy, and fluorescence microscopy. Corresponding to well-ordered collagen, the mechanical properties of the PEO-collagen fibers approximated those observed for native collagen fibers. Growth of cells on aligned PEO-collagen fibers attached to a polydimethyl siloxane support was examined for human dermal fibroblast (WS1) and human peripheral leukemia blood monocyte (THP-1) cell lines. WS1 and THP-1 cells readily attached, displayed alignment through migration and spreading, and proliferated on the collagen fiber substrate over the course of several days. We also demonstrated the retrieval of viable cells from the PEO-collagen fiber substrates through enzymatic digestion of the collagen substrate with collagenase IV.