Patterning Cells auf optisch transparenten Indium-Zinn-Oxid-Elektroden

Zusammenfassung

Non-Fouling-PEG Silan-Monoschicht wurde von einzeln adressierbaren ITO-Elektroden auf Glas durch Anlegen einer reduktiven Potential desorbiert. Elektrochemisches Abtragen von PEG-Silan-Schicht aus ITO-Mikroelektroden für die Zelladhäsion erlaubt, in einem räumlich definierten Weise erfolgen, mit zellulären Mustern entsprechenden eng an die Elektrode Muster.

Zusammenfassung

Die Fähigkeit, präzise räumliche und zeitliche Kontrolle über Zell-Oberflächen-Wechselwirkungen Übung ist eine wichtige Voraussetzung für die Montage von mehrzelligen Konstrukte, die als in-vitro-Mimetika von nativen Geweben. In dieser Studie wurden Photolithographie und Nassätzen Techniken verwendet, um einzeln adressierbare Indium-Zinn-Oxid (ITO)-Elektroden auf Glassubstraten zu fertigen. Die Glassubstrate mit ITO-Mikroelektroden wurden mit Poly (ethylenglycol) (PEG) Silan, damit sie Protein-und Zell-resistive geändert. Präsenz von isolierenden PEG-Moleküle auf der Elektrodenoberfläche wurde durch Cyclovoltammetrie beschäftigt Kaliumferricyanid als Redox-Reporter-Molekül nachgewiesen. Wichtig ist, dass die Anwendung der reduktiven Potential Desorption der PEG-Schicht verursacht, was zu einer Regeneration des leitenden Elektrode Oberfläche und das Aussehen der typischen Ferricyanid Redoxpeaks. Die Anwendung der reduktiven Potential entsprach auch der ITO-Elektrode Eigenschaften Umschalten von Zell-Non-Klebstoff auf Zell-Kleber. Elektrochemisches Abtragen von PEG-Silan-Schicht aus ITO-Mikroelektroden für die Zelladhäsion erlaubt, in einem räumlich definierten Weise erfolgen, mit zellulären Mustern entsprechenden eng an die Elektrode Muster. Mikrostrukturierung von mehreren Zelltypen wurde auf diesen Substraten demonstriert. In Zukunft wird die Kontrolle der biointerfacial Eigenschaften durch diese Methode leisten kann, um zelluläre Mikroumgebung durch die Anordnung von drei oder mehr Zelltypen Ingenieur in eine präzise geometrische Konfiguration auf einem optisch transparenten Substrat.

Protokoll

Teil I: Die Strukturierung der Elektroden

1. Saubere und dehydrierte ITO beschichtete Glasträger wurden mit positiven Fotolack beschichteten
2. Die Oberfläche wurde bei 100 ° C gebacken, um Lösungsmittel aus dem Lack entfernen
3. Nach dem Backen wurde die Oberfläche mit UV-Licht durch eine Photomaske mit dem Canon Mask Aligner ausgesetzt
4. Die belichteten Bereiche wurden in einer Entwicklerlösung entfernt
5. Die Oberfläche war hart gebacken, um alle verbleibenden Entwickler Lösung zu entfernen
6. Die ITO Regionen, die nicht durch Fotolack Strukturierung geschützt wurden entfernt in einem sauren Ätzmittel geätzt
7. Verbleibende Photoresist wurde im Ultraschallbad in Aceton auf die ITO-Elektroden Form entfernt

Teil II: Oberflächenmodifizierung

1. Geändert Elektroden sind in einer Plasmakammer gereinigt und modifiziert mit 2% PEG Silan in Toluol. Die Inkubation wird für 2 Stunden durchgeführt, gefolgt von 2 Stunden backen.

Hinweis: Dieser Vorgang erfolgt in einem Handschuh-Tasche mit Stickstoff gefüllt, um Anwesenheit von Feuchtigkeit zu vermeiden durchgeführt, wie PEG Silan reaktiv gegenüber ist.

Teil III: Elektrochemie

1. Stahldrähte sind Elektroden angebracht.
2. Die PEG Silan modifizierte Elektroden sind in einer elektrochemischen Zelle in der Lage, elektrochemischen Experimente durchzuführen.
3. PEG Silan aus miteinander verbundenen Regionen abgezogen wird mit einem Drei-Elektroden-System in PBS.

Teil IV: Cell Musterung

1. Fibroblasten sind mit dem vor kurzem ausgezogen Substraten inkubiert. Nach Inkubation dieser Zellen, die PEG Silan beraubt Regionen messen, aber die Zellen sonst nirgends binden an der Oberfläche.
2. Gemusterte Zellen werden in frischem Medium inkubiert und visualisiert mit Hilfe eines Mikroskops.

Diskussion

In diesem Video haben wir die Zelle Musterung auf optisch transparenten Indium-Zinn-Oxid-Elektroden nachgewiesen. Nach Herstellung der ITO-Elektroden mittels Photolithographie, wurden sie mit einem Zell-resistive Monoschicht von PEG Silan modifiziert. Diese Monoschicht wurde desorbiert mit Elektrochemie Wechsel der Oberfläche von Zellen-resistive, Zell-Kleber. Strukturierung von 3T3 Maus-Fibroblasten hat in seinem Video gezeigt worden. Wir haben auch Strukturierung Hepatozyten, primären Zellen und Sternzellen mit der gleichen Technik. Dar...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Indium Tin Oxide	Other	Delta Technologies	CB 40IN
PEG silane	Reagent	Gelest Inc.	SIM6492.66
Hydrochloric Acid	Reagent	Sigma-Aldrich	320331
Nitric Acid	Reagent	Sigma-Aldrich	258121
Ethanol	Reagent	Sigma-Aldrich	459836
Acetone	Reagent	Sigma-Aldrich	650501
Toluene	Reagent	Sigma-Aldrich	34866
Media	Reagent	Invitrogen
Collagen	Reagent	Sigma-Aldrich	C3867
3T3 murine Fibroblasts	Cell Line	ATCC