黑色素表面處理奈米點陣列以探討奈米結構對於細胞生長及功能的影響

Abstract

藉由改善奈米點陣列表面的親水性，靶材的topology效應對細胞增生有越顯著的影響。之前的研究顯示，藉由不同大小，且未經修飾的奈米點陣列表面(10奈米到200奈米)來調控NIH-3T3 小鼠纖維母細胞增生的表現，在不同的奈米點陣列大小上有顯著差異。觀測細胞在不同奈米點陣列大小的morphology，可以發現到50奈米和200奈米表面上，3T3的morphology有明顯的不同，在50奈米點陣列表面上，細胞有明顯的貼附，但是在200奈米點陣列表面，呈現凋亡的現象。藉由在奈米點陣列表面cross-link一層黑色素薄膜，做表面的的親疏水性修飾，使得topology效應對細胞的行為影響縮小。從實驗結果顯示，細胞的貼覆面積以及細胞平均密度，經由黑色素做表面修飾後，50奈米點陣列表面細胞表現明顯的提升外，在200奈米點陣列表面上，細胞的行為表現也有顯著變好的趨勢。與沒有黑色素修飾的奈米點陣列做比較，發現到細胞的存活率以及增生在經過黑色素修飾的奈米點陣列表面，有更加強化的效果。從PCR實驗結果顯示，纖維母細胞生長因子的基因表現結果，在經過黑色素做表面修飾後， FGF 2基因在各個奈米點陣列的表現隨著黑色素濃度提升而越來越不明顯。然而，FGF 15基因表現與之相反，在經過黑色素表面修飾後，FGF 15基因表現越來越明顯。對於FGF 13與FGF 21基因實驗結果顯示，無論是否有黑色素的表面修飾，在各個奈米點陣列上其表現量無明顯的差異。總括上述，實驗結果顯示，細胞的增生主要是經由nano-topology所調控。然而，改善表面的親水性修飾卻可以強化topology效應。

The topologic effects on cell proliferation are increased by hydrophilic-modified nanodots arrays. Proliferation of NIH-3T3 fibroblast cell is regulated by nanodots surfaces, which are ranged from 10 to 200 nm without modify. The cell morphology is compatible on 50 nm nanodots surface whereas it is apoptosis on 200 nm. Hydrophilic-modified nanodots surfaces, which are achieved by melanin coating, minified the topologic effects on cell proliferation. Cell spreading area and cell density are promoted not only in 50 nm nanodots group but also in 200 nm nanodots group after melanin-coating. Comparing to the bare nanodots surfaces, enhancement of cell viability and proliferation are observed in melanin-coated nanodots groups. The expression level of fibroblast growth factor family, FGF 2 is down-regulated in melanin-modified nanodots groups rather than unmodified nanodots groups, but FGF 15 is up-regulated in melanin-modified nanodots groups rather than unmodified nanodots groups. Consequently, the results show that the cell proliferation is modulated by nano-topology certainly; however, hydrophilic-modified could enhance these topologic effects.