Abstract Introducing the surface grafting layers to regulate bio-compatibility and bio-function is an important step in the tissue engineering field. However, whether the thickness variation of the introduced biomimetic layer impacts the behavior of the adhered immune effector cells is yet to be dissected fully. In this study, we used a surface-induced atom transfer radical polymerization (SI-ATRP) method to synthetize and graft poly-phenoxyethyl methacrylate (PHEMA) brushes having different lengths on the glass substrates. Primary murine peritoneal macrophages were collected and cultured on the PHEMA brushes and we investigated the influence of polymer brushes having different lengths on macrophages phenotype and function. Our results demonstrated that the thicker brushes (200 nm and 450 nm) are superior to the thinner layers (50 nm) for macrophages survival, proliferation, cell elongation and migration. Moreover, the thicker brushes are more beneficial for macrophage’s activities and functions, presented by the increased production of M1-associated cytokines IL-6 and MCP-1, the elevated cell phagocytosis and the activation molecule F4/80 expression, and the reduced macrophages apoptosis in thicker brushes-sustained macrophages. Our data suggests that the thickness of the substrate grafting layer directly impacts macrophages recruitment and pro-inflammatory function, which is important in determining the intrinsic immuno-compatibilities of the surface modified-biomaterials and mediates material-host interactions in vivo.

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生物材料表面接枝层厚度直接介导巨噬细胞体外免疫反应性

摘要 引入表面接枝层来调节生物相容性和生物功能是组织工程领域的重要一步。然而，引入的仿生层的厚度变化是否会影响粘附的免疫效应细胞的行为还有待充分剖析。在这项研究中，我们使用表面诱导原子转移自由基聚合（SI-ATRP）方法在玻璃基板上合成和接枝具有不同长度的聚甲基丙烯酸苯氧乙酯（PHEMA）刷。在 PHEMA 刷上收集和培养原代小鼠腹腔巨噬细胞，我们研究了不同长度的聚合物刷对巨噬细胞表型和功能的影响。我们的结果表明，在巨噬细胞存活、增殖、细胞伸长和迁移方面，较厚的刷子（200 nm 和 450 nm）优于较薄的层（50 nm）。此外，较厚的刷子对巨噬细胞的活动和功能更有益，表现为 M1 相关细胞因子 IL-6 和 MCP-1 的产生增加、细胞吞噬作用和活化分子 F4/80 表达增加以及巨噬细胞凋亡减少在较厚的刷子维持的巨噬细胞中。我们的数据表明，底物移植层的厚度直接影响巨噬细胞的募集和促炎功能，这对于确定表面改性生物材料的内在免疫相容性和介导体内材料-宿主相互作用很重要。细胞伸长和迁移。此外，较厚的刷子对巨噬细胞的活动和功能更有益，表现为 M1 相关细胞因子 IL-6 和 MCP-1 的产生增加、细胞吞噬作用和活化分子 F4/80 表达增加以及巨噬细胞凋亡减少在较厚的刷子维持的巨噬细胞中。我们的数据表明，底物移植层的厚度直接影响巨噬细胞的募集和促炎功能，这对于确定表面改性生物材料的内在免疫相容性和介导体内材料-宿主相互作用很重要。细胞伸长和迁移。此外，较厚的刷子对巨噬细胞的活动和功能更有益，表现为 M1 相关细胞因子 IL-6 和 MCP-1 的产生增加、细胞吞噬作用和活化分子 F4/80 表达增加以及巨噬细胞凋亡减少在较厚的刷子维持的巨噬细胞中。我们的数据表明，底物移植层的厚度直接影响巨噬细胞的募集和促炎功能，这对于确定表面改性生物材料的内在免疫相容性和介导体内材料-宿主相互作用很重要。细胞吞噬作用和活化分子 F4/80 表达升高，以及在较厚的刷状巨噬细胞中巨噬细胞凋亡减少。我们的数据表明，底物移植层的厚度直接影响巨噬细胞的募集和促炎功能，这对于确定表面改性生物材料的内在免疫相容性和介导体内材料-宿主相互作用很重要。细胞吞噬作用和活化分子 F4/80 表达升高，以及在较厚的刷状巨噬细胞中巨噬细胞凋亡减少。我们的数据表明，底物移植层的厚度直接影响巨噬细胞的募集和促炎功能，这对于确定表面改性生物材料的内在免疫相容性和介导体内材料-宿主相互作用很重要。