A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
Here, a method that enables quick, efficient, and inexpensive preparation of polyacrylamide gels in a multiwell plate format is described. The method does not require any specialized equipment and could be easily adopted by any research laboratory. It would be particularly useful in research focused on understanding stiffness-dependent cell responses.
Currently, most of the in vitro cell research is performed on rigid tissue culture polystyrene (~1 GPa), while most cells in the body are attached to a matrix that is elastic and much softer (0.1 – 100 kPa). Since such stiffness mismatch greatly affects cell responses, there is a strong interest in developing hydrogel materials that span a wide range of stiffness to serve as cell substrates. Polyacrylamide gels, which are inexpensive and cover the stiffness range of all soft tissues in the body, are the hydrogel of choice for many research groups. However, polyacrylamide gel preparation is lengthy, tedious, and only suitable for small batches. Here, we describe an assay which by utilizing a permanent flexible plastic film as a structural support for the gels, enables the preparation of polyacrylamide gels in a multiwell plate format. The technique is faster, more efficient, and less costly than current methods and permits the preparation of gels of custom sizes not otherwise available. As it doesn’t require any specialized equipment, the method could be easily adopted by any research laboratory and would be particularly useful in research focused on understanding stiffness-dependent cell responses.
معظم الأنسجة في الجسم هي المواد اللزجة لينة مع معامل يونج (أ) تتراوح من 0.1 كيلو باسكال لالدماغ إلى 100 كيلو باسكال لالغضاريف لينة، وبعد، ويجري أكثر في أبحاث الخلايا المختبر على البوليسترين زراعة الأنسجة (TCP) التي لديها معامل ~ 1 جيغا 1 عدم التطابق هذا صلابة يؤثر بشكل كبير على طريقة الخلايا تستجيب لبيئتها. وهناك مجموعة متزايدة من البحوث بالتالي مخصص لتوضيح تأثير الركيزة صلابة على مصير مختلف أنواع الخلايا، بما في ذلك 2،3 الخلايا الجذعية. 4 ونتيجة لذلك، تم وضع الهلاميات المائية متعددة للمساعدة في فهم خلية تعتمد على صلابة علم الأحياء بما في ذلك بولي أكريلاميد (PA) و5-7 البولي ايثيلين جلايكول (PEG)، 8،9 ثنائي ميثيل بولي سيلوكسان (PDMS)، و 10 والجينات. 11 في حين أن الأدلة التي الركيزة صلابة لديها تأثير كبير على مصير الخلايا ينمو، ويتم إجراء معظم الدراسات على نطاق ضيق مع عدد صغير من الصورةamples. منهجية، ودراسات متعددة الأبعاد على تأثير الركيزة صلابة لمجموعة من أنواع الخلايا أو الظروف البيئية نادرة. 12
وقد تم تطوير العديد من التقنيات هيدروجيل عالية الإنتاجية الواعدة، بما في ذلك ميكروأرس تستند PEG، 13 ميكروفلويديك الأجهزة لإنتاج ميكروبيدات الاغاروز هيدروجيل، 14 أو الجزئي والنانو قضبان حيث التضمين صلابة من قبل قطر والارتفاع من microrods. 15 ولكن وتكنولوجيات إعداد مثل هذه ركائز هي متطورة والمتاحة لعدد محدود من المختبرات. الكثير من البحوث التي تنطوي على صلابة التضمين استجابات الخلايا يستخدم بولي أكريلاميد (PA) المواد الهلامية التي ليست فقط غير مكلفة وبسيطة لتنفيذ، ولكن أيضا يحمل مجموعة ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية من معامل يونج، وهي 0.3 - 300 كيلو باسكال 16-22 ومع ذلك، الأساليب القائمة لافتعال PA المواد الهلامية للثقافة الخلية هي كثيفة العمالة وبالتالي الإعداديةعرب كورب في دفعات صغيرة. بعض الصعوبات المرتبطة إعداد المواد الهلامية السلطة الفلسطينية بمثابة ركائز الخلايا الجذعية من شرط أن المواد الهلامية يجب أن يكون مستعدا: 1) في غياب الأكسجين للسماح البلمرة كاملة، 2) مع سطح مستو وناعم للسماح خلية موحدة المرفقات ونشر، و3) الملصقة بشكل دائم إلى أسفل الطبق الثقافة الخلية لمنع العائمة.
وقد حاولت عدة مجموعات لإنتاج المواد الهلامية السلطة الفلسطينية لزراعة الخلايا على دفعات كبيرة. زملر وآخرون أوراق سميكة مستعدة من المواد الهلامية السلطة الفلسطينية التي كانت ثم "قطع" مع لكمة ثقب وضعها في لوحات 96-جيدا. 23 ومع ذلك، هذا الأسلوب يقتصر على المواد الهلامية أشد، أي> 1 كيلو باسكال في معامل يونج، ليونة المواد الهلامية هي "لزجة"، من الصعب قطع، وتلف بسهولة. MIH وآخرون بتطوير تقنية أكثر تطورا والذي يسمح المواد الهلامية ليتم بلمرة مباشرة في لوحة من الزجاج السفلي multiwell. 6 وقد تحقق ذلك عن طريق سكب الحلول هلام في لوحات من الزجاج السفلي بين functionalized وتشكيل المواد الهلامية التي كتبها "يقحم" لهم مع مجموعة ساترة مخصصة. و6 على الرغم من واعدة جدا، والآثار تفوق طفيف لا يزال لوحظ مع هذه التقنية. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب هذه التقنية مجموعة مصمم خصيصا لا يمكن الوصول إليها على الفور إلى العديد من المختبرات وكذلك من الزجاج السفلي مكلفة لوحات multiwell.
وتصف هذه الورقة طريقة بسيطة وغير مكلفة لتجميع المواد الهلامية للسلطة الفلسطينية في لوحة multiwell التي يمكن اعتمادها بسهولة من قبل أي مختبر. هنا، ويستخدم على الدعم من البلاستيك المرن الذي له وجهان - واحد مسعور، وهو طارد للالهلام السلطة الفلسطينية، واحد ماء، الذي يربط تساهميا هلام السلطة الفلسطينية على الترسيب. مرة واحدة يتم إيداع أوراق هلام السلطة الفلسطينية وبشكل دائم الملصقة على الدعم من البلاستيك المرن، فإنه يمكن التعامل مع المواد الهلامية من أي سمك أو تصلب وقطع لهم في أي شكل المطلوب. هذا approach تنتج ليس فقط مخصصة "coverslips" بلاستيكية بأحجام لا خلاف المتاحة تجاريا، ولكن أيضا يغني عن ضرورة إلى ما قبل علاج الواجهات الزجاجية، إما coverslips الزجاج أو الآبار من الزجاج السفلي مكلفة لوحات multiwell، مع حل السلطة الفلسطينية ملزم، وهو ومملة وخطوة تستغرق وقتا طويلا. وأخيرا، وصحائف والمواد الهلامية PA موحدة يمكن أن تكون على استعداد في دفعات كبيرة وتخزينها دي رطب لعدة أشهر.
وباختصار، فإن فحص المقدمة هنا هو تحسنا الطرق القائمة في عدة جوانب. أولا، عملية لوحة التجمع multiwell هي كفاءة، والتكلفة الإجمالية للمواد المطلوبة منخفضة. ثانيا، يتم إنتاج الهلاميات المائية في دفعات كبيرة في فيلم هلام متجانس واحد. وأخيرا، يطلب من المواد فقط التي هي متاحة تجاريا. وتتجلى فائدة الفحص من خلال استكشاف تأثير الركيزة صلابة على مورفولوجيا الخلايا ونشر المنطقة.
1. إعداد الحلول ومأخوذة هيدروجيل المصاحب
2. هيدروجيل إعداد (راجع الشكل 1)
3. Multiwell الجمعية اللوحة، طلاء الكولاجين، والتعقيم
4. البذر الخلية على السلطة الفلسطينية تصلب الفحص
ملاحظة: على الرغم نموذجية للخطوط الخلايا الثديية مشتركة، يتم استخدام بروتوكول المبينة في هذا القسم تحديدا مع سرطان الثدي خط الخلية MDA-MB-231 (انظر الأرقام 4 و 5).
5. التصوير من خلايا المصنف على السلطة الفلسطينية تصلب الفحص
وتستخدم بولي أكريلاميد (PA) الهلاميات المائية على نطاق واسع لاختبار استجابات الخلايا التي تعتمد على صلابة. 17،24 بواسطة خلط تركيزات مختلفة من مادة الأكريلاميد (A) ومكرر الأكريلاميد (B) واحد يمكن أن تجعل المواد الهلامية السلطة الفلسطينية التي تغطي مجموعة وتصلب الأن?...
المواد الهلامية بولي أكريلاميد، وضعت أصلا لالكهربي، 28 تستخدم الآن بشكل روتيني بمثابة ركائز ثقافة الخلية لدراسة آثار الركيزة صلابة على مورفولوجيا الخلايا، حركية، والاتصالات 3،24،29 بين خصائص الخلايا الأخرى. بولي أكريلاميد يسمح التلاعب الركيزة صلابة ليشم?...
The authors have nothing to disclose.
This work was funded by start-up funds provided to Dr. Silviya Zustiak by Saint Louis University as well as by a President’s Research Fund (PRF) grant awarded to Dr. Silviya Zustiak by Saint Louis University. We thank Naveed Ahmed and Keval Shah for technical assistance.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reagents | |||
40% Acrylamide | Bio-Rad | 161-0140 | |
2% Bis-acrylamide | Bio-Rad | 161-0142 | |
Ammonium Persulfate | Bio-Rad | 161-07000 | |
TEMED | Sigma Aldrich | T9281 | |
Sulfo-SANPAH | Thermo Scientific | 22589 | |
Collagen Type 1, from Rat tail, 3.68 mg/ml | BD Biosciences | 354236 | |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Fisher Scientific | BP231-100 | |
Hydrophobic solution — Repel Silane | GE Healthcare Bio-Sciences | 17-1332-01 | |
PBS (1x), pH 7.4 | HyClone | SH30256.01 | |
Polydimehylsiloxane (PDMS) [Slygard 182 Elastomer Kit] | Elsworth Adhesives | 3097358-1004 | |
Tyrpsin/EDTA (10x) | Sigma Aldrich | 44174 | |
RPMI-1640 Medium (1x) | HyClone | SH30027-02 | |
Fetal Bovine Serum | HyClone | SH30073-03 | |
Penicillin Streptomycin | MP Biomedicals | 1670046 | |
Detergent: Triton-X | Sigma Aldrich | T8787 | |
Formaldehyde 37% Solution | Sigma Aldrich | F1635 | |
Bovine Serum Albumin (BSA) | Sigma Aldrich | A2153 | |
BSA-based cell adhesion blocking kit — ECM Cell Adhesion Array Kit | Chemicon International | ECM540 | |
Disposable lab equipment | |||
flexible plastic support — GelBond PAG Film for Polyacrylamide Gels | GE Healthcare Bio-Sciences | 309819 | |
Glass Plates | Slumpys | GBS4100SFSL | |
50 ml conical tubes | Fisher Scientific | 3181345107 | |
15 ml conicals tubes | FALCON | 352097 | |
Micro centrifuge tubes | Fisher Scientific | 2 ml: 02681258 | |
96-well plate (flat bottom) | Fisher Scientific | 12565501 | |
Disposable Pipettes (1 ml, 2 ml, 5 ml, 10 ml, 25 ml, 50 ml) | Fisher Scientific | 1 ml: 13-678-11B, 2 ml: 05214038, 5 ml (FALCON): 357529, 10 ml: 13-678-11E, 25 ml: 13-678-11, 50 ml: 13-678-11F | |
Glass Transfer Pipettes | Fisher Scientific | 5 3/4": 1367820A, 9":136786B | |
Pipette Tips (1-200 μl, 101-1000 μl) | Fisher Scientific | 2707509 | |
Plastic Standard Disposable Transfer Pipettes | Fisher Scientific | 13-711-9D | |
Parafilm | PARAFILM | PM992 | |
Powder Free Examination Gloves | Quest | 92897 | |
Silicone spacers — Silicone sheet, 0.5 mm thick/13 cm x 18 cm | Grace Bio-Labs | JTR-S-0.5 | |
Large/non-disposable lab equipment | |||
Light and Flourescent Microscope (Axiovert 200M) | Zeiss | 3820005619 | |
Microscope Software | Zeiss | AxioVision Rel. 4.8.2 | |
UV oven | UVITRON | UV1080 | |
Vacuum chamber/degasser | BelArt | 999320237 | |
Vacuum pump for degasser | KNF Lab | 5097482 | |
Tissue Culture Hood | NUAIRE | NU-425-600 | |
Chemical Fume Hood | KEWAUNEE | 99151 | |
Inverted Microscope (Axiovert 25) | Zeiss | 663526 | |
Incubator | NUAIRE | NU-8500 | |
Pipette Aid | Drummond Scientific Co. | P-76864 | |
Hemacytometer | Bright-Line | 383684 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved