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聚二甲基硅氧烷应用及安全性评估概况
聚二甲基硅氧烷(PDMS)广泛用于食品添加剂、日用化妆品、医疗器材等.目前的研究认为PDMS基本不被人的皮肤与胃肠所吸收,几乎无急性毒性,对皮肤基本无刺激作用,对眼部有刺激作用,可引起轻度结膜炎或红膜炎.无证据表明PDMS有致畸、致癌性及遗传毒性.有理由认为,PDMS在现有的正常使用情况下,不会引起健康危害.
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一种运用等离子体改善PDMS包被抗体工艺研究
目的：建立一种经等离子体修饰的PDMS用于抗体包被的新工艺。方法：以抗体蛋白结合率作为评价标准，考察了等离子体空气流量、发生功率、氨基化时间、醛基化时间4个因素对PDMS修饰性能的影响。结果：当空气流量D3、等离子发生功率17Kw、氨基化时间60min、醛基化时间60min时，抗体蛋白结合率佳，四种因素影响大小顺序为：空气流量>氨基化时间＞醛基化时间＞等离子体发生功率。该工艺所制备PDMS产品在6个月内性能稳定可靠。
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中药提取物中的大孔吸附树脂残留物限量检查研究
在一些中药制剂制备工艺中采用大孔吸附树脂处理,该树脂为苯乙烯骨架型树脂,致孔剂为烷烃类,其残留物和裂解产物苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、二乙烯苯、烷烃等对人体都有不同程度的伤害,为了保证用药的安全,故对其残留物和裂解产物进行了限量检查.本研究采用GC法用毛细管柱(SUPELCO)以聚二甲基硅氧烷(SPB-1)为固定相,顶空进样,程序升温法测定了丹参总酚酸、地黄低聚糖、贯叶连翘提取物中的树脂残留物限量.
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神经芯片研究新进展:微接触印刷将神经元和硅片融为一体
神经芯片是一种利用微电极阵列实现神经细胞与电子器件信息传导的生物芯片,是人工神经代偿器件的接口.它通过把活的神经元和硅电路有机地连接在一起.实现对细胞无损伤的长时程记录,并且可以施加人为刺激.目前这一领域的关键问题在于如何使神经细胞在芯片上按照电极点的位置黏附生长,建立通讯联系并提高芯片材料的信噪比.利用微加工工艺有望达到这一目的 .微接触印刷技术在其中应用为广泛.它应用聚二甲基硅氧烷为印章,以生物大分子或有机聚合物为"墨水",把主模板上的精细图案转印到硅片材料上,从而实现对材料表面黏附底物的改性和结构的微加工.本综述简要介绍了神经芯片的研究进展,详细阐述了微接触印刷技术的研究现状,并且初步探讨了这一工艺在神经芯片领域中的新应用.
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聚二甲基硅氧烷基底弹性对大鼠骨髓间充质干细胞骨向诱导分化的影响
目的 模拟体内组织弹性微环境,构建聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)基底,探究该基底的弹性模量对大鼠骨髓间充质干细胞(rat bone marrow stromal cells,rBMSC)成骨分化的影响.方法 通过调节PDMS基底固化剂及预聚物的比例(质量比1:10、1:20、1:35、1:60、1:80)制备5组弹性基底(分别为1:10、1:20、1:35、1:60及1:80组);采用原子力显微镜观察并测量基底表面的弹性模量;rBMSC在不同弹性模量基底上诱导培养7 d后,采用实时荧光定量PCR、蛋白质免疫印迹法、免疫荧光染色检测及碱性磷酸酶(alkaline phosphatase assay,ALP)活性测定等方法检测成骨标志物骨桥蛋白、骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein 2,BMP2)、Ⅰ型胶原、骨钙蛋白的蛋白及mRNA表达.结果 PDMS能模拟生物体内不同组织的弹性,经过表面修饰后,rBMSC在其上贴壁良好,形态规则.培养7 d后,不同弹性基底上rBMSC的4种成骨标志物的表达不同,差异有统计学意义(P<0.05).1:20组[弹性模量为(354.1±40.9)kPa],其rBMSC表达的ALP活性显著高于其他4组(P<0.05),其骨桥蛋白、BMP2、Ⅰ型胶原的蛋白表达量(分别为1.80±0.37、1.79±0.28及4.12±0.94),BMP2、骨桥蛋白、Ⅰ型胶原及骨钙蛋白的mRNA表达量(分别为1.30±0.11、1.93±0.29、1.55±0.13及2.56±0.37)均有显著增高的趋势(P<0.05).免疫荧光染色结果显示,Ⅰ型胶原、骨桥蛋白及骨钙蛋白3种成骨标志物在细胞内部呈阳性表达.结论 PDMS可满足弹性基底诱导rBMSC骨向分化实验的要求,可作为良好的可观察的实验基底材料,其基底的弹性模量对rBMSC的骨向分化有明显影响.当PDMS弹性模量在特定范围内时,rBMSC向成骨系方向分化理想.
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一种在玻璃－聚二甲基硅氧烷微流控芯片微通道内建立温度梯度场的新方法及细胞热生物效应研究
目的：发展一种适宜在玻璃－聚二甲基硅氧烷（ PDMS）微流控芯片微通道内建立温度梯度场的新方法，并验证其在细胞热生物效应研究中的适用性。方法微通道内温度梯度场的建立和控制采用外围铟锡氧化物（ ITO）加热器和埋入PDMS芯片的加热微丝；有限元数值分析和温度依赖性荧光染料罗丹明B对微通道内建立的温度梯度场进行表征；以细胞存活率为指标，在微通道内考察人前列腺肿瘤细胞T24的热生物学效应。结果有限元数值分析结果显示，该方法在沿微通道长度方向成功建立温度梯度场，其分布范围受ITO加热器控制，温度梯度场梯度变化受加热微丝控制；罗丹明B实验测量结果与有限元数值分析结果相吻合；T24肿瘤细胞热生物学效应研究显示，微通道细胞存活率随着区域温度值上升而下降。结论该研究开发的在玻璃-PDMS微流控芯片微通道内构建温度梯度场方法简单且易于实现，未来可应用于微流控芯片上细胞热生物学效应的并行化研究。
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聚二甲基硅氧烷定制微培养装置及其在肿瘤细胞迁移浸润动态分析中的应用
目的：利用新型有机硅材料聚二甲基硅氧烷( polydimethylsiloxane,PDMS)构建细胞组织微培养装置,建立肿瘤迁移浸润的动态分析方法,对迁移的细胞进行形态学和生物学检测。方法设计并用PDMS定制具有独立分割功能的细胞微培养装置。在人脑胶质瘤U87MG细胞中检测时间依赖的迁移行为和细胞迁移信号转化生长因子-β( transforming growth factor-beta, TGF-β)驱动的荧光素酶活性。检测肿瘤细胞在缺氧环境下迁移行为的改变,并与经典的TransWell细胞迁移检测结果进行了对比。结果应用定制PDMS培养装置能够动态观测细胞迁移浸润,通过对迁移细胞群的分离回收的细胞和相关信号通路的快速定量分析能够更加全面准确地反映细胞迁移的动态表型改变和参与机制。结论应用PDMS定制细胞微培养装置进行细胞动态描述和分析,对研究肿瘤细胞迁移过程及其机制是一个可行且极具潜力的新方法。本微培养装置的特色在于在肿瘤细胞迁移过程中同时完成对形态学和分子生物学的分析并进行相关性研究。
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聚二甲基硅氧烷基材表面修饰及力学强度变化对关节软骨细胞的影响
背景:聚二甲基硅氧烷因具有良好的生物相容性,优异的微纳米尺度可加工性,被广泛应用于细胞生物学的基础研究.但聚二甲基硅氧烷材料疏水性强,并不适于细胞贴附,因此表面修饰非常重要.目的:考察不同表面修饰方法并结合聚二甲基硅氧烷材料力学强度变化对牛关节软骨细胞生物学行为的影响.方法:采用3种不同方法修饰聚二甲基硅氧烷薄膜材料,包括胎牛血清孵育、胶原沉积和等离子体处理,同时变化聚二甲基硅氧烷材料的硬度,然后接种牛关节软骨细胞,并通过细胞骨架染色以及CCK-8表征分析其黏附、增殖情况,通过天狼星红/番红O染色以及糖胺聚糖定量表征分析基质分泌情况.结果与结论:①细胞黏附和增殖:细胞骨架染色以及生长曲线可以看出血清孵育、胶原沉积和等离子体处理均能显著改善牛关节软骨细胞在聚二甲基硅氧烷表面的黏附和增殖,其中等离子体处理的效果好;②糖胺聚糖的总量:只有等离子体处理的表面显著提高了细胞分泌的糖胺聚糖的总量,但是细胞分泌糖胺聚糖的能力在所有修饰的表面上有所降低;③材料硬度对细胞黏附、生长和糖胺聚糖分泌都有影响,而且与材料表面修饰有关.④结果证实:实验利用血清孵育、胶原沉积以及等离子体处理聚二甲基硅氧烷材料,均能有效促进牛关节软骨细胞的贴附和生长,而且其中等离子体处理效果优,与此同时聚二甲基硅氧烷基材的硬度也对细胞行为有所影响,但程度上要次于化学修饰,而且越能促进细胞生长的材料越抑制了关节软骨细胞的基质分泌能力.
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肌腱细胞与聚二甲基硅氧烷多孔材料复合培养后的玻璃化低温保存
背景：大量实验已证明，玻璃化低温保存能获得更高的细胞存活率。目的：观察玻璃化低温保存对肌腱细胞与聚二甲基硅氧烷材料复合物的影响。方法：取共培养9-14 d的肌腱细胞-聚二甲基硅氧烷复合物，分别以10%二甲亚砜、玻璃化低温保存液VS55、21%二甲亚砜进行低温保存和复苏。复苏培养1 h后，进行死/活双色荧光染色和流式细胞技术分析，观察肌腱细胞存活率，以新鲜培养的肌腱细胞-聚二甲基硅氧烷复合物为对照。结果与结论：①死/活双色荧光染色：10%二甲亚砜组肌腱细胞从聚二甲基硅氧烷支架材料孔隙表面上剥脱，呈双染的不规则细胞形态；VS55组和21%二甲亚砜组存在单染绿色荧光的梭形和球形细胞，也存在红绿双染的不规则形态细胞，两组细胞观测密度较对照组明显下降；②流式细胞技术分析：对照组细胞大小均匀；10%二甲亚砜组由于细胞量少而不足以进行流式细胞检测；VS55组以较小体积的细胞颗粒为主；21%二甲亚砜组细胞体积大小与新鲜对照组类似，同时存在较小颗粒；③细胞回收率与存活率：VS55组细胞相对存活率低于21%二甲亚砜组(64.9%，76.2%，P<0.05)；10%二甲亚砜不能获取足够细胞，未能行细胞计数；④结果表明：采用21%二甲亚砜玻璃化低温保存有利于提高细胞的存活率，保持肌腱细胞-支架结合完整。
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利用PDMS微孔阵列微型反应器设计hADSCs空间堆叠模型
目的：利用微尺度技术（Micro-scale technologies）建立人脂肪干细胞（hADSCs）体外三维培养平台，观察空间堆叠状态对种植后的hADSCs增殖和凋亡的影响。方法利用光刻技术在硅晶元表面生成直径60μm、80μm、100μm和150μm的微柱状结构，经聚二甲基硅氧烷（PDMS）倒模、固化生成同规格的微孔阵列（Micro-well arrays），加装PDMS环形外壁后组成微型反应器，测量、分析此实验平台的加工误差率；第3代hADSCs配制成1×105 cells/mL、6×104 cells/mL、3×104 cells/mL三种浓度单细胞悬液，并各取200μL分别接种于纯平PDMS微型反应器及直径60μm、80μm、100μm和150μm微孔微型反应器内，选择种植后24 h、72 h、120 h和168 h为采样点，对各观察组细胞分布状况进行形态学描述、细胞计数及活/死细胞检测。结果各孔径PDMS微孔阵列的微孔口径精度误差率均不超过0.2%；档hADSCs以6×104 cells/mL浓度接种时，细胞基本可以实现在150μm微孔内呈单层平铺、100μm微孔内呈2层堆叠、80μm微孔内呈3层堆叠；各微孔内细胞数在7 d内均无明显的数量变化，60μm组微孔内细胞数少且微孔外平面残留细胞多（P<0.05）；60μm组微孔内凋亡细胞比例高于其他组（P<0.05）。结论微加工倒模制作的PDMS微孔阵列培养平台误差率低，可满足高精度设计需要；hADSCs短时间（7 d）接种于微孔内处于增殖静止状态，能够保持三维堆叠状态稳定，便于进行堆叠状态下的细胞学早期研究；hADSCs在不同口径微孔内可以实现不同的堆叠层数，其凋亡比率与堆叠层数有关，堆叠层数少的细胞凋亡比例低于堆叠层数多者。
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PDMS微孔阵列细胞培养实验平台的初步构建与评测
目的 应用聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)为微孔支架材料制备微阵列细胞培养试验平台，对大鼠脂肪干细胞(ADSCs)在不同孔径微阵列中的贴附能力进行研究。方法 采用PDMS为微孔支架材料，制备20 μm、40μm、60μm和80 μm不同孔径微阵列，将大鼠ADSC单细胞接种其上，分别对各组中细胞的贴附能力及形态进行观察及检测。结果硅晶圆模板经酸性双氧水清洗倒模后形成的PDMS微阵列支架基本符合设计要求;ADSCs直接种植在未经预处理的支架上时，细胞贴附能力明显下降；而经10％胎牛血清(FBS)培养基完全浸泡预处理后，细胞在PDMS表面的贴附及存活能力提高；体外培养120 h时，不同孔径的微孔内细胞生长总数具有显著性差异。结论在PDMS材料上可以制作适合于大鼠ADSCs生长的不同直径的微孔阵列。
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基于玻璃基底微流控芯片的制备
介绍一种基于玻璃基底微流控芯片的制作方法,通过光刻工艺在玻璃基底表面刻蚀出微通道.利用氧等离子体对聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)和微通道所在的基底表面进行处理,使PDMS与基底表面性质由疏水性变为亲水性,完成PDMS与玻璃基底的共价键结合.通过实验表明,经氧等离子体处理之后的PDMS与玻璃基底的密封效果较好.鉴于PDMS具有良好的热稳定性,无毒性,以及较好的光学特性等,此微流控芯片可用于生物医学以及化学领域中的化学发光及荧光检测.
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微悬臂梁阵列在细胞牵引力测量中的应用
精确测量细胞牵引力的大小及分布对细胞生物学、组织工程等研究具有重要意义.近年来,基于生物微机电系统技术制作的高深宽比聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 微悬臂梁阵列作为细胞牵引力测量传感器受到广泛关注.不同于传统基于连续基质的测量方法,细胞在致密、垂直、离散的微悬臂梁阵列顶端贴附并延展、迁移,引起微悬臂梁形变.通过对扫描电子显微镜图像处理,细胞牵引力测量精度可以达到数十 nN/m.我们综述了基于微悬臂梁阵列细胞牵引力传感器测量方法,重点论述了实验原理、制作工艺和细胞实验,并讨论了微悬臂梁阵列结构倒塌机理.
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模拟人体环境下拓扑结构对细胞倾向性的影响
目的 观察微纳米拓扑结构在体外模拟的人体环境下对细胞倾向性生长的影响.方法 制备宽度分别为12.5、25.0、50.0、75.0 μm的拓扑聚二甲基硅氧烷(PDMS)以及光滑的PDMS,分为实验组及对照组(E组),实验组分A组(12.5μm)、B组(25.0 μm)、C组(50.0 μm)及D组(75.0μm)4个亚组.按4种实验方式分别将成纤维细胞和神经胶质瘤细胞培养于各组PDMS上,观察细胞的形态、生长和分布,选择PDMS上、PDMS上方0～ 30μm范围内以及PDMS上方200～300 μm各5个视野,测量细胞长轴与水平线夹角α角度值,分为0～ 30°、31°～ 60°以及61°～ 90°3个等级,统计并分析测量结果.结果 各组细胞均沿PDMS沟槽结构生长,细胞α角大多数分布于0 ～30°;4个亚组中,A组和B组这一倾向性较C组及D组更明显.PDMS上方0～ 30 μm,只有B组细胞呈现0 ～ 30°的倾向性生长,以上差异均有统计学意义(P＜0.05).PDMS上方200 ～ 300μm,各组均无明显生长倾向性,差异无统计学意义(P＞0.05).结论 模拟人体的环境下,拓扑结构仍能影响细胞出现倾向性生长.宽度为12.5μm和25.0 μm的拓扑结构对细胞倾向性影响明显,随着沟槽宽度的增加,对细胞倾向性的影响也减弱.
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PDMS/SiO2 杂化材料的制备与性能研究
以羟基封端的聚二甲基硅氧烷(PDMS)和正硅酸乙酯为主要原料,通过溶胶-凝胶法成功制备出均匀透明的PDMS/SiO2杂化材料,采用红外吸收光谱、紫外-可见光透过光谱、扫描电子显微镜以及热分析仪对制备的材料进行了表征.结果表明,所制得的杂化材料以化学键相结合,两相分散均匀,可见光区透光率高达90%以上,耐热性能良好.
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功能化微流控细胞芯片的构建及初步应用
目的 构建一个结构简单,并有利于细胞贴壁培养的微流控芯片系统.方法 利用生物交联剂将RGD肽共价连接在芯片微通道表面,通过与细胞膜表面整合素家族的特异性识别,促进细胞的黏附与贴壁生长；考察不同浓度RGD的功能化效果.结果 化学交联法能将RGD有效的固定在芯片微通道表面,形成均匀一致的RGD层.RGD功能化处理的细胞芯片具有良好的生物相容性,可在无C02的室温条件下实现较长时间的细胞培养.结论 表面修饰能实现RGD肽在微流控芯片材料表面的固定并保持其生物活性,有利于细胞在微通道中的贴壁培养.
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氧等离子体硫化法制作可变形聚二甲基硅氧烷薄膜培养基底
发展了氧等离子体硫化法制作可变形聚二甲基硅氧烷薄膜培养基底的技术.与传统的 加热硫化法相比,该法制作的基底表面具有亲水性,细胞的黏附、铺展以及基底皱褶变形的 发展均非常迅速.此外,观察了细胞松弛素D处理过程中基底皱褶的变化,结果表明这种技术具有较高的时间分辨率.
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红外分光光度法测定二甲硅油片中二甲硅油的含量
目的:采用红外分光光度法测定二甲硅油片中二甲硅油的含量.方法:用四氯化碳提取片剂中二甲硅油,红外分光光度法测定,扫描次数32次,光谱范围2000 ～400 cm-1,分辨率2 cm-1,测定特征波数1261 cm-1.结果:二甲硅油浓度在0.5～20.0 mg·mL-1范围内线性关系良好(r =0.9998);平均回收率为99.7％(n=9).结论:本方法可用于二甲硅油片中二甲硅油的含量测定.
