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Engineering an aligned endothelial monolayer on a topologically modified nanofibrous platform with a micropatterned structure produced by femtosecond laser ablation

Title
Engineering an aligned endothelial monolayer on a topologically modified nanofibrous platform with a micropatterned structure produced by femtosecond laser ablation
Other Titles
팸토초 레이저 융삭법에 의해 제작된 마이크로패턴화 구조의 위상변형 나노섬유형 플랫폼을 이용한 방향성 혈관내피세포단층 제작
Author
Hyeok Jun SHIN
Alternative Author(s)
신혁준
Advisor(s)
Heungsoo SHIN
Issue Date
2018-02
Publisher
한양대학교
Degree
Master
Abstract
혈류의 방향과 일렬인 혈관내피세포단층은 혈관벽의 초기면역반응과 항 혈전반응의 조절에 결정적인 역할을 한다. 따라서, 많은 연구자들이 인공혈관 혹은 조직공학적 혈관의 내피세포의 방향성 구조를 모사하기 위한 시도를 계속해오고 있다. 이 연구에서는, 내피세포층의 밀집된 방향성 구조를 형성하기 위해 팸토초 레이저 융삭 기술을 이용하여 마이크로패턴화 나노섬유를 제작하였다. 팸토초 레이저 융삭법은 비방향성 전기방사 나노섬유에 20 과 80 μm 간격의 고해상도의 패턴 (10 μm 너비) 을 형성할 수 있게 하였다. 패턴화 나노섬유는 이방성의 물 접촉각 (가로: 101.11 ± 4.0°, 세로: 123.5 ± 9.4°) 을 보였지만, 기계적 특성은 두 방향에서 일정하였다. 마이크로패턴화 나노섬유는 패턴 방향을 따라 혈관내피세포의 방향성구조와 종횡비 (20 µm: 0.23 ± 0.11 and 80 µm: 0.42 ± 0.18) 를 조절하였다. 특히, 제작된 방향성 혈관내피세포층은 항 면역성 반응 (비방향성 또는 방향성 나노섬유보다 대략 50% 더 높음) 을 끌어내는 데 효과적이었고, 그것 때문에 TNF-α 처리 후 단핵구 흡착을 효과적으로 막아주었다. 그러므로, 레이저 융삭에 의한 마이크로패터닝 기술은 다양한 기질 위에 고해상도의 마이크로패턴을 생성하는데 이용될 수 있고, 그것 때문에 혈관 조직 공학을 위한 기초적인 플랫폼을 제공할 수 있다.
A monolayer of endothelial cells (ECs) aligned along the direction of blood flow plays crucial roles in regulation of anti-thrombogenic and pro-inflammatory reactions in the blood vessel wall. Thus, many researchers have attempted to mimic the aligned structure of ECs in vascular grafts or tissue-engineered blood vessels. In the present study, I fabricated micro-groove patterned nanofibers using a femtosecond laser ablation technique to recapitulate the densely organized anisotropic architecture of the endothelial layer. Femtosecond laser ablation enabled us to generate high-resolution groove patterns (10 µm width) with 20 or 80 µm gaps on randomly oriented electrospun nanofibers. The patterned nanofibers exhibited anisotropic (transverse: 101.1 ± 4.0° and longitudinal: 123.5 ± 9.4°) water contact angles
however, the mechanical properties were consistent in both directions. The micropatterned nanofibers modulated the aligned structure or aspect ratio (20 µm: 0.23 ± 0.11 and 80 µm: 0.42 ± 0.18) of ECs along the pattern direction. In particular, the engineered aligned endothelial layer was effective in an anti-inflammatory response (approximately 50% greater than that of random or aligned nanofibers), effectively preventing monocyte adhesion following activation by TNF-α treatment. Therefore, micropatterning by laser ablation can be utilized to generate high-resolution microgrooves on various substrates, thereby providing fundamental platforms for vascular tissue engineering.
URI
http://www.dcollection.net/handler/hanyang/000000104744http://repository.hanyang.ac.kr/handle/20.500.11754/68168
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GRADUATE SCHOOL[S](대학원) > BIOENGINEERING(생명공학과) > Theses (Master)
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