A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
يصف هذا البروتوكول طريقة نقش خلية خالية من الحبر وخالية من الملصقات ومستقلة عن الركيزة وعالية الإنتاجية تعتمد على تأثير أرخميدس المغناطيسي.
يقدم نمط الخلية ، الذي يسمح بالتحكم الدقيق في موضع الخلية ، ميزة فريدة في دراسة سلوك الخلية. في هذا البروتوكول ، يتم تقديم استراتيجية نمطية للخلايا تعتمد على تأثير أرخميدس المغناطيسي (Mag-Arch). يتيح هذا النهج التحكم الدقيق في توزيع الخلايا دون استخدام مواد الحبر أو جزيئات وضع العلامات. من خلال إدخال كاشف مغناطيسي لتعزيز الحساسية المغناطيسية لوسط زراعة الخلية ، يتم صد الخلايا بواسطة المغناطيس وترتيب نفسها في نمط مكمل لمجموعات المغناطيس الموضوعة أسفل ركيزة الموائع الدقيقة.
في هذه المقالة ، يتم توفير إجراءات مفصلة لأنماط الخلايا باستخدام الإستراتيجية المستندة إلى Mag-Arch. يتم تقديم طرق لتصميم أنواع الخلايا المفردة وكذلك أنواع الخلايا المتعددة لتجارب الثقافة المشتركة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم توفير تعليمات شاملة لتصنيع أجهزة الموائع الدقيقة التي تحتوي على قنوات لنمط الخلايا. يعد تحقيق هذه الميزة باستخدام طرق متوازية أمرا صعبا ولكن يمكن القيام به بطريقة مبسطة وفعالة من حيث التكلفة. إن استخدام أنماط الخلايا القائمة على Mag-Arch يزود الباحثين بأداة قوية للبحث في المختبر .
يتطور نمط الخلية إلى تقنية بديهية وقوية للدراسات في المختبر 1. من خلال معالجة مواقع الخلايا في لوحات الاستزراع ، فإنه يوفر حلولا لمجموعة متنوعة من التجارب ، بما في ذلك هجرة الخلايا2 ، والزراعة المشتركة متعددة الخلاياللمحاكاة الحيوية 3 ، والتجميع العضوي4 ، ودراسات المواد الحيوية5 ، والمزيد. في معظم الحالات ، يفضل استخدام طريقة خالية من الحبر وخالية من الملصقات لنقش الخلية لأنها توفر سهولة التشغيل وقابلية عالية للخلية للتحقيقات اللاحقة.
تأثير Mag-Arch هو ظاهرة فيزيائية حيث تميل الأجسام المغناطيسية في السوائل البارامغناطيسية إلى التحرك نحو المناطق ذات المجالات المغناطيسيةالضعيفة 6. الخلايا الحية مغناطيسية بشكل طبيعي ، في حين يمكن جعل وسائط زراعة الخلايا بارامغناطيسية عن طريق إضافة عناصر بارامغناطيسية قابلة للذوبان ، مثل جادوبنتيتات ديميجلومين (Gd-DTPA) ، التي يشيع استخدامها عن طريق الوريد في التصوير بالرنين المغناطيسي النووي كعامل تباين7. وبالتالي ، من المتوقع أن يتم صد الخلايا بواسطة الوسط المغنطيسي المحيط وتتحرك نحو المناطق التي تكون فيها المجالات المغناطيسية أضعف8. يمكن توليد مجال مغناطيسي منقوش بسهولة باستخدام مجموعة من مغناطيسات النيوديميوم. من الناحية المثالية ، يتم تجميع أنماط الخلايا في معارضة أنماط المغناطيس. من الناحية الفنية ، يتم تعريف هذا على أنه طريقة خالية من الملصقات لأن الكاشف الإضافي الوحيد ، Gd-DTPA ، يبقى في البيئة خارج الخلية ولا يرتبط بالخلايا. وبالتالي ، يمكن بسهولة تجنب التأثيرات المحتملة على زراعة الخلايا اللاحقة عن طريق استبدال وسط الثقافة. بالمقارنة مع الطرق الأخرى1،3،9،10 ، لا تتطلب الإستراتيجية القائمة على Mag-Arch مكونات الحبر الحيوي أو تطبيق جزيئات معينة لتسمية الخلايا بشكل إيجابي. علاوة على ذلك ، فقد ثبت أنه يعمل على ركائز متعددة لالتصاق الخلايا وهو قادر على نقش الخلايا عالية الإنتاجية4.
تقدم هذه المقالة بروتوكولا مفصلا لنمط الخلية باستخدام الطريقة المستندة إلى Mag-Arch ، والتي تغطي كل شيء من تصنيع الجهاز إلى ضبط نمط الخلية. بالإضافة إلى الأنماط التي أظهرناها ، يمكن للمستخدمين بسهولة إنشاء أنماط خلايا مختلفة باستخدام المغناطيس وحل Gd-DTPA. علاوة على ذلك ، يتم أيضا توفير بروتوكولات لتجميع أنماط الاستزراع المشترك المعقدة ومعالجة الخلايا في رقائق الموائع الدقيقة المغلقة.
1. تجميع مجموعات المغناطيس
2. نقش الخلية على الشرائح الزجاجية
3. زخرفة الثقافة المشتركة بواسطة المغناطيس الجانبي: تصنيع القالب المتحرك
ملاحظة: يتم تقديم الإجراء التالي للاستفادة من نمط الخلية القائم على Mag-Arch واستكشاف إمكانية المزيد من التطبيقات.
4. نمط الثقافة المشتركة عن طريق ضبط تركيز Gd-DTPA
ملاحظة: لا تؤثر GBCAs بشكل كبير على التصاق الخلايا أو النمو اللاحق بتركيزات العمل (≤75 مللي مول). بالإضافة إلى ذلك ، تتأثر أنماط الخلايا بتركيز Gd-DTPA: تؤدي التركيزات الأعلى إلى أنماط خلايا أصغر / أرق. وبالتالي ، من الممكن إنشاء أنظمة ثقافة مشتركة ببساطة عن طريق ضبط تركيز Gd-DTPA. يوضح هذا المثال تصميم صفائف دائرية متحدة المركز.
5. نمط الخلية في رقاقة الموائع الدقيقة
ملاحظة: تم إثبات أن الطريقة القائمة على Mag-Arch تعمل في غرف ضيقة مغلقة في دراستنا السابقة8. فيما يلي مثال على مصفوفات نقطية في قناة الموائع الدقيقة.
تم اختيار مغناطيس مستطيل (1.5 مم × 10 مم × 35 مم) وأسطواني (Φ1.5 م × 10 مم) لإنشاء أنماط خلايا كعرض توضيحي. يتمتع المستخدمون بالمرونة لتعديل حجم وشكل المغناطيس أو تجميعها بشكل مختلف لإنشاء أنماط خلايا متنوعة. في الشكل 1 أ ، ب ، تم تجميع المغناطيس ، مع تصوير الأقطاب المغناطيس...
يوفر نمط الخلايا القائم على Mag-Arch حلا سهل الاستخدام لمعظم المختبرات الطبية الحيوية. تتقدم هذه الطريقة بالتوازي مع أحرف خالية من الحبر ، وخالية من الملصقات ، ومستقلة عن الركيزة ، والقدرة على الزخرفة عالية الإنتاجية 8,13. بالنسبة لنقش الخلايا من النوع الأحادي ،...
وليس للمؤلفين مصالح مالية متنافسة.
يتم دعم هذه الدراسة ماليا من قبل البرنامج الوطني للبحث والتطوير الرئيسي في الصين (2021YFA1101100) ، والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (32000971) ، وصناديق البحوث الأساسية للجامعات المركزية (رقم 2021FZZX001-42) ، وصندوق العلوم الليلي المرصع بالنجوم التابع لمعهد شنغهاي للدراسات المتقدمة بجامعة تشجيانغ (رقم المنحة. SN-ZJU-SIAS-004).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
A2780 ovarian cancer cells | Procell | CL-0013 | |
Cell culture medium (DMEM, high glucose) | Gibco | 11995040 | |
Cover slides | Citotest Scientific | 80340-3610 | For fabricating microfluidics. Dimension: 24 mm × 50 mm |
DiD | MedChemExpress (MCE) | HY-D1028 | For labeling cells with red fluorescence (Ex: 640 nm) |
DiI | MedChemExpress (MCE) | HY-D0083 | For labeling cells with orange fluorescence (Ex: 550 nm) |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Biochannel | BC-SE-FBS07 | |
Gadopentetate dimeglumine (Gd-DTPA) | Beijing Beilu Pharmaceutical | H10860002 | |
Gelatin | Sigma Aldrich | V900863 | |
Glass cell slides | Citotest Scientific | 80346-2510 | Diameter: 25 mm; thickness: 0.19-0.22 mm |
Glass plates | PURESHI hardware store | For fabricating microfluidics. Dimension: 40 mm × 75 mm | |
Human Umbilical Vein Endothelial Cells (HUVECs) | Servicebio | STCC12103G-1 | |
Neodymium-iron-boron magnets (N52) | Lalaci | ||
Non-toxic glass plate coating (Gel Slick Solution) | Lonza | 1049286 | For convenience of demolding when fabricating microfluidics |
Phosphate Buffered Saline (PBS) | Servicebio | G4200 | |
Plasma cleaner | SANHOPTT | PT-2S | |
Polydimethylsiloxane (PDMS) kit | DOWSIL | SYLGARD 184 Silicone Elastomer Kit | For fabricating microfluidics |
Polytetrafluoroethylene (PFTE) mold | PURESHI hardware store | Customized online, for fabricating microfluidics | |
Silicon plate | PURESHI hardware store | ||
Smooth Muscle Cells (SMC) | Procell | CL-0517 | |
Ultrasonic cleaner | Sapeen | CSA-02 |
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