Zellstrukturierung mit der Magnetic-Archimedes-Strategie

Zusammenfassung

Dieses Protokoll beschreibt eine tintenfreie, markierungsfreie, substratunabhängige Hochdurchsatz-Zellstrukturierungsmethode, die auf dem magnetischen Archimedes-Effekt basiert.

Zusammenfassung

Die Zellstrukturierung, die eine präzise Kontrolle der Zellpositionierung ermöglicht, stellt einen einzigartigen Vorteil bei der Untersuchung des Zellverhaltens dar. In diesem Protokoll wird eine Zellstrukturierungsstrategie eingeführt, die auf dem Magnetic-Archimedes-Effekt (Mag-Arch) basiert. Dieser Ansatz ermöglicht eine präzise Steuerung der Zellverteilung ohne den Einsatz von Tintenmaterialien oder Markierungspartikeln. Durch das Einbringen eines paramagnetischen Reagenzes zur Verbesserung der magnetischen Suszeptibilität des Zellkulturmediums werden die Zellen von Magneten abgestoßen und ordnen sich in einem Muster an, das komplementär zu den Magnetsätzen ist, die unter dem mikrofluidischen Substrat positioniert sind.

In diesem Artikel werden detaillierte Verfahren für die Zellstrukturierung mit der Mag-Arch-basierten Strategie vorgestellt. Es werden Methoden zur Strukturierung von Einzelzelltypen sowie von Mehrfachzelltypen für Co-Kulturexperimente angeboten. Darüber hinaus werden umfassende Anweisungen für die Herstellung von mikrofluidischen Geräten bereitgestellt, die Kanäle für die Zellstrukturierung enthalten. Das Erreichen dieser Funktion mit parallelen Methoden ist eine Herausforderung, kann aber auf vereinfachte und kostengünstige Weise durchgeführt werden. Durch den Einsatz von Mag-Arch-basierter Zellstrukturierung erhalten Forscher ein leistungsstarkes Werkzeug für die In-vitro-Forschung .

Einleitung

Die Zellstrukturierung entwickelt sich zu einer intuitiven und leistungsstarken Technologie für In-vitro-Studien ¹. Durch die Manipulation von Zellpositionen in Kulturplatten bietet es Lösungen für eine Vielzahl von Experimenten, darunter Zellmigration², biomimetische multizelluläre Co-Kultur³, Organoid-Assemblierung⁴, Biomaterialstudien⁵ und mehr. In den meisten Fällen wird eine tinten- und markierungsfreie Methode für die Zellstrukturierung bevorzugt, da sie eine einfache Bedienung und eine hohe Zellviabilität für nachfolgende Untersuchung....

Protokoll

1. Zusammenbau der Magnetsets

1. Montieren Sie die Magnet-Sets für Streifenmuster.
   1. Wählen Sie flache rechteckige Magnete, wie in Abbildung 1A dargestellt. Die Abmessungen der für diese Demonstration verwendeten Rechteckmagnete betragen 1,5 mm × 10 mm × 35 mm (Dicke × Höhe × Länge) (siehe Materialtabelle). Die Dicke der Magnete bestimmt die Lücken zwischen den Zellstreifen.
   2. 2 mm dicke Silikonplatten (siehe Materialtabelle) in 2 mm × 8 mm × 30 mm Rechtecke schneiden. Achten Sie darauf, dass die letzten beiden Abmessungen dieser Silikonplatten etwas kleiner sind als ....

Diskussion

Die Mag-Arch-basierte Zellstrukturierung bietet eine benutzerfreundliche Lösung für die meisten biomedizinischen Labore. Dieses Verfahren entwickelt sich parallel zu den Zeichen tintenfrei, markierungsfrei, substratunabhängig und der Fähigkeit zur Strukturierung mit hohem Durchsatz ^8,13. Bei der Strukturierung von Monotyp-Zellen werden Zellen in einem Schritt strukturiert. Das Verfahren endet einfach durch das Auffrischen von Nährmedien.

Materialien

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