Pdms surface functionalization for sustained cell adhesion in microfluidic organ-on-chip models

Polidimetilsiloksan'ın (PDMS) doğasında bulunan hidrofobiklik, özellikle çip-üstü-organ teknolojisinde olmak üzere hücre kültürü uygulamaları için önemli zorluklar teşkil etmektedir. Bu çalışma, çip-üstü-organ uygulamalarında PDMS'in sitouyumluluğunu ve akış altındaki stabilitesini önemli ölçüde artırmak amacıyla tasarlanmış, yenilikçi, çok yönlü ve biyouyumlu bir yüzey işlem yöntemi sunmaktadır. Bu amaçla, 3- (Trimetoksisilyl)propil metakrilat (TMSPMA) kullanılarak dört özel yüzey fonksiyonelleştirme protokolü sistematik olarak araştırılmıştır. Bu protokoller, ıslanabilirlik, yüzey pürüzlülüğü ve kimyasal fonksiyonellik gibi özellikleri artıracak şekilde optimize edilmiştir ve güçlü, uzun süreli hücre tutunmasına olanak sağlamıştır. Uygulanan yüzey işlemlerinin etkinliği, temas açısı ölçümleri, taramalı elektron mikroskobu (SEM), atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) gibi kapsamlı yüzey karakterizasyon teknikleriyle doğrulanmıştır. Artan hidrofiliklik, insan kaynaklı üç farklı hücre tipi (HUVEC, MCF-7 ve indüklenmiş pluripotent kök hücre iPSC'ler) kullanılarak belirlenen güçlü hücre tutunması, çoğalması ve canlılığını desteklemiştir. Önemli olarak, elde ettiğimiz veriler, işlem görmüş PDMS yüzeyinin hem statik hem de dinamik mikroakışkan koşullar altında uzun süreli hücre tutunması ve çoğalmasını desteklediğini, fizyolojik kayma gerilmesine (~1.5 dyne/cm²) karşılık gelen akış hızlarında dahi minimum hücre kopmasıyla çalıştığını göstermektedir. Sayısal simülasyonlar, deneysel akış koşullarını doğrulayarak modelin fizyolojik geçerliliğini daha da güçlendirmiştir. Bu çalışma, TMSPMA ile yapılan yüzey işleminin PDMS'in hücre kültürüne uygunluğunu artırmadaki etkinliğini vurgulamakta ve daha güvenilir, biyolojik olarak anlamlı mikroakışkan sistemler oluşturmayı hedefleyen araştırmacılar için erişilebilir, ayarlanabilir ve ölçeklenebilir bir çözüm sunmaktadır.