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【2h】

Three-dimensional micropatterning of bioactive hydrogels via two-photon laser scanning photolithography for guided 3D cell migration

机译：通过两光子激光扫描光刻对3D细胞迁移进行生物活性水凝胶的三维微图案化

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Micropatterning techniques that control three-dimensional (3D) arrangement of biomolecules and cells at the microscale will allow development of clinically relevant tissues composed of multiple cell types in complex architecture. Although there have been significant developments to regulate spatial and temporal distribution of biomolecules in various materials, most micropatterning techniques are applicable only to two-dimensional patterning. We report here the use of two-photon laser scanning (TPLS) photolithographic technique to micropattern cell adhesive ligand (RGDS) in hydrogels to guide cell migration along pre-defined 3D pathways. The TPLS photolithographic technique regulates photo-reactive processes in microscale focal volumes to generate complex, free form microscale patterns with control over spatial presentation and concentration of biomolecules within hydrogel scaffolds. The TPLS photolithographic technique was used to dictate the precise location of RGDS in collagenase-sensitive poly(ethylene glycol-co-peptide) diacrylate hydrogels, and the amount of immobilized RGDS was evaluated using fluorescein-tagged RGDS. When human dermal fibroblasts cultured in fibrin clusters were encapsulated within the micropatterned collagenase-sensitive hydrogels, the cells underwent guided 3D migration only into the RGDS-patterned regions of the hydrogels. These results demonstrate the prospect of guiding tissue regeneration at the microscale in 3D scaffolds by providing appropriate bioactive cues in highly defined geometries.
机译：在微尺度上控制生物分子和细胞的三维（3D）排列的微图案技术将允许开发由复杂结构中的多种细胞类型组成的临床相关组织。尽管在调节各种材料中生物分子的时空分布方面取得了重大进展，但大多数微图案化技术仅适用于二维图案化。我们在这里报告使用双光子激光扫描（TPLS）光刻技术在水凝胶中的微模式细胞粘合剂配体（RGDS），以指导细胞沿着预先定义的3D途径迁移。 TPLS光刻技术可在微尺度焦距中调节光反应过程，以生成复杂的，自由形式的微尺度图案，并控制水凝胶支架内生物分子的空间呈现和浓度。 TPLS光刻技术用于确定RGDS在胶原酶敏感的聚（乙二醇-共肽）二丙烯酸酯水凝胶中的精确位置，并使用荧光素标记的RGDS评估固定化RGDS的量。当将在纤维蛋白簇中培养的人真皮成纤维细胞封装在微图案化的胶原酶敏感水凝胶中时，细胞仅被引导进行3D迁移，进入水凝胶的RGDS图案区域。这些结果证明了通过在高度限定的几何形状中提供适当的生物活性提示，可以在3D支架的微观尺度上指导组织再生的前景。

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