This work was funded by start-up funds provided to Dr. Silviya Zustiak by Saint Louis University as well as by a President&#8217;s Research Fund (PRF) grant awarded to Dr. Silviya Zustiak by Saint Louis University. We thank Naveed Ahmed and Keval Shah for technical assistance.

1. Herstellung der Hydrogel-assoziierten Solutions und Aliquots <ol><li> Herstellung Polyacrylamidgel Precursorlösung. <ol><li> Bereiten Polyacrylamidgel Vorläuferlösung durch Mischen Acrylamid (A) (40% w / v, M r 71.08 g / mol), das Vernetzungs Bisacrylamid (B) (2% w / v, M r 154.17 g / mol), und Ent- entionisiertes Wasser in den in Tabelle 1 angegebenen Volumenanteile. ANMERKUNG: Diese Lösungen können in großen Serien hergestellt und bei 4 ° C für bis zu mehreren Monaten gelagert werden. <ol><li> ACHTUNG: Acrylamid ist giftig beim Einatmen oder Verschlucken, vor allem, wenn in Pulverform: So verwenden bevorzugt 40% w / v-Lösung, um die Toxizität Risiken zu reduzieren. Handle nur beim Tragen von Schutzkleidung, wie Handschuhe, Schutzbrille und Laborkittel. Speichern Sie in einem leicht-widerstandsfähigen, dicht geschlossenen Behälter im Kühlschrank (&lt;23 ° C, gut belüfteten Bereich). </li><li> ACHTUNG: Bis-Acrylamid ist giftig beim Einatmen oder Verschlucken, vor allem,wenn in Pulverform: So verwenden vorzugsweise 2% w / v-Lösung, um die Toxizität Risiken zu reduzieren. Handle nur beim Tragen von Schutzkleidung, wie Handschuhe, Schutzbrille und Laborkittel. Speichern Sie in einem leicht-widerstandsfähigen, dicht geschlossenen Behälter im Kühlschrank (&lt;4 ° C, gut belüfteten Bereich). </li></ol></li></ol></li><li> Herstellung und Verwendung von N -Sulfosuccinimidyl-6- (4&#39;-azido-2&#39;-nitrophenylamino) hexanoat (Sulfo-SANPAH, M r 492,40 g / mol) Aliquots. ACHTUNG: Sulfo-SANPAH verursacht schwere Augenreizung; Handgriff mit Handschuhen und Augenschutz oder Gesichtsschutz. Lagerung bei -20 ° C nach Erhalt und vor der Aliquotierung. <ol><li> Um sulfo-SANPAH speichern: auflösen Sulfo-SANPAH in dimethylsulfoxane (DMSO) bei 50 mg / ml. Aliquot der Stammlösung in 50 Mikrozentrifugenröhrchen von 20 ul pro Röhrchen. Flash-Freeze auf Trockeneis oder in flüssigem Stickstoff (optional aber bevorzugter Schritt, um eine maximale Effizienz zu bewahren Vernetzer) und bei -80 ° C. HINWEIS: Die Aliquots can für mehrere Monate gelagert werden. </li><li> Um Sulfo-SANPAH verwenden: Auftauen des Aliquots kurz und in 480 ul entionisiertem Wasser verdünnen. Verwenden Sie sofort. Sulfo-SANPAH hydrolysiert schnell in Wasser: daher ist Vorsicht geboten, um alle der oben genannten Schritte schnell durchzuführen. </li></ol></li><li> Herstellung von Ammoniumpersulfat (M r 228.18 g / mol) Aliquots. HINWEIS: Ammoniumpersulfat verursacht Augen, Haut und Atemwege reizen. Tragen Sie geeignete persönliche Schutzausrüstung beim Umgang. Griff Ammoniumpersulfat Pulver in einem Chemieabzug benutzen. Shop Pulver an einem trockenen, gut belüfteten Ort aufbewahren. Sobald aliquotiert könnte der verdünnten Lösung auf dem Arbeitstisch eingesetzt werden. <ol><li> Löse Ammoniumpersulfat in entionisiertem Wasser auf eine endgültige Ammoniumpersulfat-Konzentration von 10% w / v zu erreichen. Aliquotieren und bei -20 ° C. Auftauen unmittelbar vor der Verwendung. </li></ol></li><li> Erstellung von Kollagen Typ I-Lösung. <ol><li> Bereiten 0,2 mg / ml Kollagenlösung durch das Lager Verdünnung sosung in 1x phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS) von pH 7,4. Lagerung auf Eis kurz oder verwenden Sie sofort nach Verdünnung. </li></ol></li></ol> 2. Hydrogel Vorbereitung (Siehe Abbildung 1) <ol><li> Vorbereitung der hydrophoben Glasobjektträger. <ol><li> Legen Sie ein paar Tropfen einer hydrophoben Lösung auf einer Glasplatte und mit Seidenpapier über die Oberfläche verteilt. Luft trocknen lassen und mit einem Seidenpapier abzuwischen wieder zum Ausgleich der hydrophoben Beschichtung. HINWEIS: Shop hydrophoben Lösung in einem brennbaren Schrank bei RT. Persönliche Schutzausrüstung Bei der Handhabung. Arbeiten Sie in einem gut belüfteten Bereich. </li></ol></li><li> Herstellung von flexiblen Kunststoffträger. <ol><li> Schneiden Sie das flexible Kunststoffträger, um die Größe der hydrophoben-beschichtete Glasplatte entsprechen. </li><li> Markieren Sie die hydrophobe Seite der flexiblen Kunststoffträger durch leichtes Kratzer auf der Oberfläche mit einem scharfen Werkzeug, wie ein Skalpell. HINWEIS: Sobald das Gel - die vollständig transparent ist - trocknetDie Kratzspuren hilft unterscheiden, welche flexible Kunststoffträgerseite des Gels enthält. HINWEIS: Der flexible Kunststoffträger eine hydrophobe und eine hydrophile Seite. Einmal aufgebracht, Polyacrylamid haftet dauerhaft auf die hydrophile Seite der Kunststoffträger, der einfach nachfolgenden Hydrogel Handhabung erleichtert. </li></ol></li><li> Gel-Vorbereitung (zB Volumen werden 5 ml Gel-Vorstufe Lösungen angegeben). HINWEIS: 5 ml ausreichen würde, um 40 Gelen ~ wenn das Gel Anfangsdicke beträgt 0,5 mm. Weitere Gele können hergestellt werden, wenn das Gel Dicke reduziert. <ol><li> Platzieren 4972,5 ul Polyacrylamid Precursorlösung gewünschten Endkonzentration (Tabelle 1) in einer 50 ml konischen Röhrchen. In eine Entgasungskammer 30 min mit der Kappe geöffnet wird. HINWEIS: Sauerstoff wirkt als Falle für freie Radikale und, falls vorhanden, es hemmt Polymerisation. </li><li> In 25 ul von 10% w / v Ammoniumpersulfat (siehe Punkt 1.3) eine endgültige zu erreichenAmmoniumpersulfat-Konzentration von 0,05%. </li><li> Hinzufügen 2,5 ul N, N, N &#39;, N&#39;-Tetramethylethylendiamin (TEMED, M r 116.24 g / mol), um die entgaste Gellösung, um eine endgültige TEMED-Konzentration von 0,5% zu erzielen. HINWEIS: Shop TEMED in einer entflammbaren Schrank bei RT. Griff in einem Laborabzug, wenn das Tragen geeigneter persönlicher Schutzausrüstung. Dicht unter Schutzgas geschlossen, wie es ist sehr luft- und feuchtigkeitsempfindlich. </li><li> Mischen Sie die Lösung vorsichtig durch Auf-und Abpipettieren 3-5 mal. Vortexen keine Sauerstoffdiffusion in das Gel Vorläuferlösung zu vermeiden. </li><li> Pipettieren Gel-Lösung auf die hydrophile Seite der flexiblen Kunststoffträger und Sandwich mit hydrophob beschichteten Objektträger. Man trennt die beiden Schieber mit Silikonabstandshalter mit der gewünschten Dicke (zum Beispiel 0,5 mm). Hinterlassen eine kleine Menge (~ 100 &amp; mgr; l) aus Polymervorläufer-Lösung im 50 ml konischen Röhrchen als ein Indikator für die Gelierung verwendet werden. HINWEIS:Jede Abstands könnten verwendet werden. Beispielsweise kann ein einzelner Streifen von Parafilm zu einer endlichen gequollenen Gels Dicke von 100 bis 120 &amp; mgr; m. </li><li> Legen Sie eine andere Glasplatte oben auf dem flexiblen Kunststoffträger / Gel-Sandwich, eine noch Hydrogeloberfläche bei der Polymerisation zu ermitteln. </li><li> Lassen Sie das Gel polymerisieren 45 min, wenn auch weniger Zeit für Gele höherer% Gew falls gewünscht, verwendet werden. Um sicherzustellen, daß das Gel polymerisiert, beobachten die verbleibende Lösung im 50 ml konischen Röhrchen; wenn die verbleibende Lösung geliert, dann ist es wahrscheinlich, dass die Gelbildung auf der Glasplatte wurde ebenfalls eingeleitet. Beachten Sie jedoch, dass eine vorzeitige Öffnen der Form wird eine vollständige Polymerisation zu verhindern. </li><li> Sobald das Gel gebildet wird, ziehen Sie die flexible Kunststoffträger mit dem kovalent gebundenen Polyacrylamidgel auf, und stellen Sie Gel-Seite nach oben an der Luft trocknen. HINWEIS: Konvektion oder Wärmetrocknung kann auch verwendet werden, um diesen Schritt zu beschleunigen. Einmal auf das flexible Kunststoffträger getrocknet, kann das Gel Speicher seinauf unbestimmte Zeit d. <ol><li> Markieren Sie keine blanken Stellen der flexiblen Kunststoffträger, in Polyacrylamidgelen nicht aufgrund von Blasen zu bilden. Mark, während das Gel noch mit Feuchtigkeit, da dies harmonisch in die flexible Kunststoffträger, sobald das Gel trocken ist. </li></ol></li></ol></li></ol> 3. Multiwellplatte Montage, Collagen-Beschichtung und Sterilisation <ol><li> Multiwell-Platte Montage. <ol><li> Einmal getrocknet, geschnitten PA-Gele in die gewünschte Form. <ol><li> Für eine 96-Well-Platte, mit einem schweren Locher mit einem Durchmesser von ca. 6 mm. Verwenden Sie einen schweren Papierschneider zu Gelen in quadratische oder rechteckige Form. Alternativ können Sie auch eine Schere. </li></ol></li><li> Bereiten etwa 500 ul PDMS pro 96-Well-Platte nach den Angaben des Herstellers. Um die Gele zum Boden einer Multiwell-Platte zu kleben, legen ein kleines Tröpfchen (~ 5 &amp; mgr; l) aus Polydimethylsiloxan (PDMS) in der Mitte der jeweils gut. Mit einer Pinzette, legen Sie eine Polyacrylamide-Gel in jede Vertiefung, flexible Kunststoffträger nach unten. Damit PDMS zu heilen, lassen Sie die montierten Platte bei 37 ° C für mindestens 4 Stunden. </li></ol></li><li> Kollagenbeschichtung von Polyacrylamidgelen. <ol><li> Mit einer Transferpipette, legen Sie eine kleine Menge (7-8 ul) sulfo- SANPAH (siehe Punkt 1.2.2) von der Seite gut und Wirbel in jeweils zur Beschichtung der Gel-Oberfläche gleichmäßig und her. Arbeiten schnell, da Sulfo-SANPAH in Wasser nicht stabil sind. </li><li> Legen Sie die Well-Platte unter einer hohen Intensität UV-Lampe (Intensität = 37 mW, λ = 302 bis 365 nm) für 5 min. Spülen Sie die Gele mit PBS, um überschüssige sulfo-SANPAH entfernen. </li><li> Je 50 ul 0,2 mg / ml Kollagen Typ I-Lösung (siehe Punkt 1.4) in jede Vertiefung. Lassen Sie das bei RT, abgedeckt für mindestens 2 h oder O / N bei 4 ° C Platte. HINWEIS: Um den Prozess der Kollagenbeschichtung kann eine Transferpipette verwendet werden, um die Kollagenlösung hinzuzufügen. In der Regel 1 - 2 sollte Tröpfchen Lösung genug, um zu vollendenly decken die Gel-Oberfläche. </li><li> Verlassen Sie die Well-Platte bei Raumtemperatur für mindestens 2 h, Kollagen Bindung ermöglichen. </li><li> Spülen mit PBS, um überschüssige Kollagenlösung in einem Gewebekulturabzug für 2 h zu entfernen und zu sterilisieren, unter UV (λ = 200 nm). </li><li> Weichen Sie die Gele in Vollmedium (siehe Abschnitt 4.1 für den Mittelzusammensetzung) O / N zu Hydrat und ins Gleichgewicht kommen. Verwenden Sie für die Zell Aussaat sofort oder lagern im Kühlschrank bis zu 2 Tage. </li></ol></li></ol> 4. Zellaussaat auf PA Steifigkeit Assay HINWEIS: Obwohl typisch für gemeinsame Säugerzelllinien, das Protokoll in diesem Abschnitt beschrieben ist speziell mit dem Brustkrebs MDA-MB-231 Zelllinie verwendet (siehe 4 und 5). <ol><li> Sammeln Zellen aus Gewebekulturkolben durch Behandlung mit 5% Trypsin / EDTA für 5 min bei 37 ° C. Verwenden ~ 80 ul Trypsin / EDTA pro jeder cm2 Kulturflasche Bereich; zum Beispiel verwenden 2 ml Trypsin / EDTA-fora T25 Zellkulturflasche. Resuspendieren gesammelten Zellen in komplettem Medium mit 10% fötalem Rinderserum (FBS) und 1% Penicillin / Streptomycin ergänzt war, bei einer gewünschten Endkonzentration an Zellen. Unter Berücksichtigung der Zellverdopplungszeit sowie der Länge der Zeit die Zellen auf den Assay ausgesät werden, wählen einen geeigneten subkonfluenten Zellkonzentration. Stellen Sie sicher, dass hinzugefügt Medium ist genug, um die Hydrogele vollständig bedeckt. HINWEIS: Da die Hydrogele wurden in Medien voräquilibriert (siehe 3.2.6 Schritt) 100 ul Volumen ist ausreichend. Typische mittlere Volumen für Multiwell-Platten verwendet wird, sollte ausreichend sein, da die Gele wurden in Medien, voräquilibriert in dem vorherigen Schritt. Hinweis: Der Test wäre für jede Anlage abhängigen Zelltyp geeignet. <ol><li> Zählen der Zellzahl unter einem Umkehrmikroskop unter Verwendung eines Hämacytometers. Last 10 ul Zellsuspension in jede Hämazytometer Port und mittelt die Zellenzahl von mindestens 8 Quadranten. Um das zu bekommenEndzellkonzentration, multiplizieren Sie die Zellzahl um 10 4. HINWEIS: Best Zellzahl Ergebnisse werden erhalten, wenn die Zellzahl in jeder Hämazytometer Quadranten 20-50. </li></ol></li><li> Kultur die Zellen auf der PA Steifigkeit Assay in einem befeuchteten Inkubator bei 37 ° C und 5% CO 2. Ändern Medien alle 2 - 3 Tage. Sammeln Zellen, wenn es durch Behandlung mit 5% Trypsin / EDTA für 5 min benötigt bei 37ºC. Verwenden ~ 80 ul Trypsin / EDTA pro cm 2 Zellkulturflasche. In allen Zellmanipulationsschritte, besonders darauf achten, um das Hydrogel Oberfläche stören: absaugen oder Pipettenmedium leicht Kippen der Multiwellplatte seitlich und Berühren der Pipettenspitze auf die Seitenwand jeder Vertiefung, im Gegensatz zum Berühren des Hydrogels. HINWEIS: Außer für die besondere Sorgfalt, nicht um das Hydrogel Oberfläche während des Standard-Gewebekultur Handhabung Schäden verursachen, ausgesät die Zellen auf die Steifigkeit Test kann auf die gleiche Weise manipuliert, als ob sie auf ausgesät wurden werdenzu einem regulären Multiwellplatte. </li></ol> 5. Imaging von Zellen auf PA Steifigkeit Assay Gesetzte <ol><li> Bildzellen direkt an der PA Steifigkeit Assay. HINWEIS: Jedes Mikroskop - invertiert, fluoreszierenden oder konfokalen kann für Cell Imaging verwendet werden. HINWEIS: Das flexible Kunststoffträger verwendet werden, um die Steifigkeit Assay zu konstruieren ist völlig transparent und nicht Autofluoreszenz oder stören Cell Imaging. Jedoch, obwohl der flexible Kunststoffträger selbst ist transparent, Abbildungsfunktionen werden von der Arbeitsabstand der Objektiv begrenzt. Das flexible Kunststoffträger hat eine Dicke von 0,23 mm und einem typischen Arbeitsabstand von einem 10X-Objektiv ist ca. 4 mm, stark abnehm höheren Vergrößerungen. <ol><li> Für Live Cell Imaging, Position PA Steifigkeit Assay in Mikroskopplattenhalter und Bild. Halten Sie Imaging-Sitzungen unter 2 Stunden, oder verwenden Sie ein Mikroskop mit einer Klimakammer für längere Aufnahmezeiten ausgestattet. </li><li> Bei lebenden Zellen imAltern ist nicht das Ziel, zu beheben Zellen in 4% Formaldehyd-Lösung mit 0,1% Reinigungsmittel ergänzt. Tränken Zellen Fixiermittel bei RT für mindestens 2 Stunden. Spülen Sie zweimal mit PBS. Entsorgen Fixiermittel Abfälle in einem bestimmten Abfallbehälter. HINWEIS: Die Zellen können unmittelbar abzubildenden oder gelagert in PBS für bis zu 2 Wochen unter Wasser bei 4 ° C. ACHTUNG: Formaldehyd ist giftig beim Einatmen und Berührung. Mit Handschuhen in einem Chemieabzug benutzen. HINWEIS: Zellfixierung Protokoll muss auf der Grundlage der nachfolgenden Zellfärbung und Handhabung Protokolle gewählt werden, weil bestimmte Fixative beschädigen einige Zellproteine. </li><li> Für Fluoreszenz-Imaging, Fest Fleck Zellen mit gewünschten Zell Fleck direkt in der Multiwellplatte. Sofort Bild. </li></ol></li></ol>

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E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics. 82 (4), 041918 (2010).</li><li>Chrambach, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Practice of Quantitative Gel Electrophoresis. , (1985).</li><li>Sagvolden, G., Giaever, I., Pettersen, E. O., Feder, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+adhesion+force+microscopy.">Cell adhesion force microscopy.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 96 (2), 471-476 (1999).</li><li>Javaherian, S., Li, K. J., McGuigan, A. 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The authors have nothing to disclose.

Polyacrylamid-Gele, die ursprünglich für die Elektrophorese entwickelten, 28 werden nun routinemßig als Zellkultursubstrate verwendet werden, um die Auswirkungen von Substrat Steifigkeit auf die Zellmorphologie, Motilität und Kommunikations 3,24,29 unter anderem Zelleigenschaften zu untersuchen. Polyacrylamid ermöglicht die Bearbeitung der Substratsteifigkeit um die Steifigkeit aller Weichteile im Körper umfassen (0,3 bis 300 kPa) 1 mit einer einfachen Änderung der Polymervorstufe...

Die meisten Gewebe im Körper weich sind viskoelastische Materialien mit einem Young-Modul im Bereich von 0,1 kPa für Gehirn bis 100 kPa für weiche Knorpel, doch sind die meisten in vitro Zellforschung auf Gewebekulturpolystyrol (TCP) durchgeführt, die einen Modul von ~ 1 GPa hat . 1 Diese Steifigkeit Mismatch großen Einfluss auf die Art und Weise Zellen reagieren auf ihre Umwelt. Eine wachsende Zahl von Untersuchungen ist somit gewidmet Erläuterung der Wirkung des Substrats Steifigkeit auf das Schicksal verschiedener Zelltypen, 2,3 einschließlich Stammzellen. 4 Als Ergebnis wurden mehrere Hydrogele entwickelt worden, um das Verständnis der steifigkeitsabhängigen Zell helfen Biologie einschließlich Polyacrylamid (PA), 5-7 Polyethylenglykol (PEG) 8,9 Polydimethylsiloxan (PDMS), 10 und Alginat. 11 Während der Beweis, dass das Substrat Steifigkeit hat einen wesentlichen Einfluss auf das Schicksal der Zelle wächst, die meisten Untersuchungen auf geführt in kleinem Maßstab mit einer kleinen Anzahl von sBeispiele. Systematische, mehrdimensionalen Studien über die Wirkung der Substrat Steifigkeit für eine Reihe von Zelltypen oder Umweltbedingungen selten. 12 Einige vielversprechende Hochdurch Hydrogel Technologien wurden entwickelt, einschließlich PEG-Microarrays, 13 mikrofluidischen Vorrichtungen zur Herstellung von Agarose Hydrogelmikroperlen, 14 oder Mikro- und Nanostäbe denen Steifigkeit wird durch den Durchmesser und die Höhe der Mikrostäbchen moduliert. 15. Jedoch , die Technologien zur Herstellung solcher Substrate sind anspruchsvoll und für eine begrenzte Anzahl von Laboratorien. Viel Forschung an Steifigkeit moduliert Zell-Reaktionen nutzt Polyacrylamid (PA) Gele, die nicht nur preiswert und einfach zu implementieren, aber auch zeigen einen physiologisch relevanten Bereich des E-Moduls, nämlich 0,3 liegen. - 300 kPa 16 bis 22 jedoch bestehende Methoden zu PA herzustellen Gele für die Zellkultur sind arbeitsintensiv und damit prepin kleinen Chargen ared. Einige der Schwierigkeiten, die mit der Herstellung von PA-Gelen als Zellsubstrate zugeordnet ergeben sich aus der Forderung, daß die Gele hergestellt werden müssen: 1) in Abwesenheit von Sauerstoff, um eine vollständige Polymerisation zu ermöglichen, 2) mit einer flachen und glatten Oberfläche, um eine einheitliche Zell ermöglichen Befestigung und Ausbreitung, und 3) fest auf dem Boden der Zellkulturschale Aufschwimmen verhindern befestigt. Mehrere Gruppen haben versucht, PA-Gele für die Zellkultur in großen Stückzahlen zu produzieren. Semler et al. Vorbereiteten dicken Folien aus PA-Gelen, die dann einen &quot;Schnitt&quot; waren mit einem Locher und in 96-Well-Platten gegeben. 23. Dieses Verfahren ist jedoch begrenzt auf steifer Gele, dh&gt; 1 kPa im Elastizitätsmodul, da weichere Gele sind &quot;sticky&quot;, schwierig zu schneiden und leicht beschädigt. Mih et al. Entwickelten eine ausgefeiltere Technik, die Gele direkt in einem Glasbodenmultiwellplatte polymerisiert werden können. <sbis&gt; 6 Dies erfolgte, indem die Gel-Lösungen in funktionalisierte Glasbodenplatten und Bildung von Gelen von &quot;sandwichartig&quot; sie mit einem benutzerdefinierten Deckglas Array erreicht. 6 Obwohl vielversprechend, leichte Randeffekte waren noch mit dieser Technik beobachtet. Zusätzlich wird die Technik erfordert eine maßgeschneiderte Array nicht unmittelbar zugänglich vielen Labors als auch kostspielige Glasbodenmultiwellplatten. Dieser Aufsatz beschreibt eine einfache und kostengünstige Möglichkeit, PA-Gelen in einer Multiwellplatte, die leicht von jedem Labor angenommen werden könnte zubauen. Hierbei wird eine flexible Kunststoffunterlage verwendet wird, welches zwei Seiten hat - ein hydrophobes, die abweisend zu PA-Gelen, und einem hydrophilen eine, an das kovalent das PA-Gel bei der Abscheidung. Sobald PA Gelfolien abgeschieden und dauerhaft mit dem flexiblen Kunststoffträger befestigt sind, ermöglicht es der Handhabung Gele beliebiger Dicke oder Steifigkeit und schneidet sie in jede gewünschte Form. Diese ca.oach erzeugt nicht nur individuelle Kunststoff &#39;Deck&#39; in Größen im Handel nicht erhältlich, sondern auch beseitigt die Notwendigkeit, Glasoberflächen-treat vorab entweder Glasplättchen oder die Vertiefungen der teuren Glasboden-Mikrotiterplatten mit einer PA-Bindungslösung, welche ist eine mühsame und zeitraubenden Schritt. Schließlich kann eine gleichmäßige PA Gele Blätter in großen Stückzahlen hergestellt und gelagert de-hydrierten mehrere Monate werden. Zusammenfassend ist der Assay hier vorgestellt ist eine Verbesserung gegenüber bestehenden Verfahren in mehrfacher Hinsicht. Erstens ist der Prozeß der Vielmuldenplatten-Anordnung effizient, und die Gesamtkosten der benötigten Materialien ist gering. Zweitens werden die Hydrogele in großen Chargen in einem einzigen homogenen Gelfilm hergestellt. Schließlich werden nur Materialien, die im Handel erhältlich sind erforderlich. Die Nützlichkeit des Assays wird durch die Erforschung der Wirkung des Substrats Steifigkeit auf die Zellmorphologie und die Ausbreitungsfläche dargestellt.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="898">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Reagents</td>
			<td style="width:200px;"></td>
			<td style="width:187px;"></td>
			<td style="width:208px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:21px;width:303px;">40% Acrylamide</td>
			<td style="width:200px;">Bio-Rad</td>
			<td style="width:187px;">161-0140</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:21px;width:303px;">2% Bis-acrylamide</td>
			<td style="width:200px;">Bio-Rad</td>
			<td style="width:187px;">161-0142</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:21px;width:303px;">Ammonium Persulfate</td>
			<td style="width:200px;">Bio-Rad</td>
			<td style="width:187px;">161-07000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">TEMED</td>
			<td style="width:200px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:187px;">T9281</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:21px;width:303px;">Sulfo-SANPAH</td>
			<td style="width:200px;">Thermo Scientific</td>
			<td style="width:187px;">22589</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:21px;width:303px;">Collagen Type 1, from Rat tail, 3.68 mg/mL</td>
			<td style="width:200px;">BD Biosciences</td>
			<td style="width:187px;">354236</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Dimethyl sulfoxide (DMSO)</td>
			<td style="width:200px;">Fisher Scientific&#160;</td>
			<td style="width:187px;">BP231-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:21px;width:303px;">Hydrophobic solution - Repel Silane&#160;</td>
			<td style="width:200px;">GE Healthcare Bio-Sciences</td>
			<td style="width:187px;">17-1332-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:21px;width:303px;">PBS (1x), pH 7.4</td>
			<td style="width:200px;">HyClone</td>
			<td style="width:187px;">SH30256.01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:42px;width:303px;">Polydimehylsiloxane (PDMS) [Slygard 182 Elastomer Kit]</td>
			<td style="width:200px;">Elsworth Adhesives</td>
			<td style="width:187px;">3097358-1004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Tyrpsin/EDTA (10x)</td>
			<td style="width:200px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:187px;">44174</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">RPMI-1640 Medium (1x)</td>
			<td style="width:200px;">HyClone</td>
			<td style="width:187px;">SH30027-02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Fetal Bovine Serum</td>
			<td style="width:200px;">HyClone</td>
			<td style="width:187px;">SH30073-03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Penicillin Streptomycin</td>
			<td style="width:200px;">MP Biomedicals</td>
			<td style="width:187px;">1670046</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Detergent - Triton-X</td>
			<td style="width:200px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:187px;">T8787</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Formaldehyde 37% Solution</td>
			<td style="width:200px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:187px;">F1635</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Bovine Serum Albumin (BSA)</td>
			<td style="width:200px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:187px;">A2153</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:303px;">BSA-based cell adhesion blocking kit - ECM Cell Adhesion Array Kit</td>
			<td style="width:200px;">Chemicon International</td>
			<td style="width:187px;">ECM540</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;"></td>
			<td style="width:200px;"></td>
			<td style="width:187px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Disposable lab equipment</td>
			<td style="width:200px;"></td>
			<td style="width:187px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:303px;">flexible plastic support - GelBond PAG Film for Polyacrylamide Gels</td>
			<td style="width:200px;">GE Healthcare Bio-Sciences</td>
			<td style="width:187px;">309819</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Glass Plates</td>
			<td style="width:200px;">Slumpys</td>
			<td style="width:187px;">GBS4100SFSL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">50 mL Conicals</td>
			<td style="width:200px;">Fisher Scinetific</td>
			<td style="width:187px;">3181345107</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">15 mL Conicals</td>
			<td style="width:200px;">FALCON</td>
			<td style="width:187px;">352097</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Micro centrifuge tubes</td>
			<td style="width:200px;">Fisher Scinetific</td>
			<td style="width:187px;">2 mL: 02681258</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">96-well plate (flat bottom)</td>
			<td style="width:200px;">Fisher Scinetific</td>
			<td style="width:187px;">12565501</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:303px;">Disposable Pipettes (1 mL, 2mL, 5mL, 10mL, 25 mL, 50mL)</td>
			<td style="width:200px;">Fisher Scinetific</td>
			<td style="width:187px;">1 mL: 13-678-11B, 2mL: 05214038, 5mL(FALCON): 357529, 10mL: 13-678-11E, 25mL: 13-678-11, 50mL: 13-678-11F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:303px;">Glass Transfer Pipettes</td>
			<td style="width:200px;">Fisher Scinetific</td>
			<td style="width:187px;">5 3/4&#34;: 1367820A, 9&#34;:136786B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Pipette Tips (1-200uL, 101-1000uL)</td>
			<td style="width:200px;">Fisher Scinetific</td>
			<td style="width:187px;">2707509</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:303px;">Plastic Standard Disposable Transfer Pipettes</td>
			<td style="width:200px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:187px;">13-711-9D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Parafilm</td>
			<td style="width:200px;">PARAFILM&#160;</td>
			<td style="width:187px;">PM992</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Powder Free Examination Gloves</td>
			<td style="width:200px;">Quest</td>
			<td style="width:187px;">92897</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:303px;">Silicone spacers - Silicone sheet, 0.5 mm thick/13 cm x 18 cm</td>
			<td style="width:200px;">Grace Bio-Labs</td>
			<td style="width:187px;">JTR-S-0.5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;"></td>
			<td style="width:200px;"></td>
			<td style="width:187px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Large/non-disposable lab equipment</td>
			<td style="width:200px;"></td>
			<td style="width:187px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:303px;">Light and Flourescent Microscope (Axiovert 200M)</td>
			<td style="width:200px;">Zeiss</td>
			<td style="width:187px;">3820005619</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Microscope Software</td>
			<td style="width:200px;">Zeiss</td>
			<td style="width:187px;">AxioVision Rel. 4.8.2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">UV oven</td>
			<td style="width:200px;">UVITRON</td>
			<td style="width:187px;">UV1080</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Vacuum chamber/degasser</td>
			<td style="width:200px;">BelArt</td>
			<td style="width:187px;">999320237</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Vacuum pump for degasser</td>
			<td style="width:200px;">KNF Lab</td>
			<td style="width:187px;">5097482</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Tissue Culture Hood</td>
			<td style="width:200px;">NUAIRE</td>
			<td style="width:187px;">NU-425-600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Chemical Fume Hood</td>
			<td style="width:200px;">KEWAUNEE</td>
			<td style="width:187px;">99151</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Inverted Microscope (Axiovert 25)</td>
			<td style="width:200px;">Zeiss</td>
			<td style="width:187px;">663526</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Incubator</td>
			<td style="width:200px;">NUAIRE</td>
			<td style="width:187px;">NU-8500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Pipette Aid</td>
			<td style="width:200px;">Drummond Scientific Co.</td>
			<td style="width:187px;">P-76864</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Hemacytometer</td>
			<td style="width:200px;">Bright-Line</td>
			<td style="width:187px;">383684</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

simple polyacrylamide-based multiwell stiffness assay for the study of 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 &#8211; 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&#8217;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.

Polyacrylamid (PA) Hydrogele werden allgemein verwendet, um die Steifigkeit abhängige Zell-Reaktionen zu testen. 17,24 durch Mischen verschiedener Konzentrationen von Acrylamid (A) und bis-acrylamid (B) kann man PA-Gelen, welche die Steifigkeit Bereich der meisten Weichgewebe in umspannen machen der Körper - 0,3 -. 300 1 ist jedoch Herstellung Polyacrylamidgelen mühsam und zeitaufwendig, häufig ihre Nützlichkeit in &quot;Hochdurchsatz&quot; Anwendungen, wie zum Beispiel Arzneimittel-Screening ...

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Simple Polyacrylamide-based Multiwell Stiffness Assay for the Study of Stiffness-dependent Cell Responses

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.

Einfache Polyacrylamid-basierten Multiwell Steifigkeit Assay für das Studium der Steifigkeit abhängige Zell-Antworten

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 ...

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

19.4K Aufrufe.  Saint Louis University. 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.

Serie: Simple Polyacrylamide-based Multiwell Stiffness Assay for the Study of Stiffness-dependent Cell Responses

Bioluminescence Imaging for Assessment of Immune Responses Following Implantation of Engineered Heart Tissue (EHT)

Various techniques of cardiac tissue engineering have been pursued in the past decades including scaffolding strategies using either native or bioartificial scaffold materials, entrapment of cardiac myocytes in hydrogels such as fibrin or collagen and stacking of myocyte monolayers 1. These concepts aim at restoration of compromised cardiac function (e.g. after myocardial infarction) or as experimental models (e.g. predictive toxicology and substance screening or disease modelling). Precise monitoring of cell survival after implantation of engineered heart tissue (EHT) has now become possible using in-vivo bioluminescence imaging (BLI) techniques 2. Here we describe the generation of fibrin-based EHT from a transgenic rat strain with ubiquitous expression of firefly luciferase (ROSA/luciferase-LEW Tg; 3). Implantation is performed into the greater omentum of different rat strains to assess immune responses of the recipient organism following EHT implantation. Comparison of results generated by BLI and the Enzyme Linked Immuno Spot Technique (ELISPOT) confirm the usability of BLI for the assessment of immune responses.

Bioluminescence Imaging for Assessment of Immune Responses Following Implantation of Engineered Heart Tissue EHT

This video demonstrates the use of in vivo bioluminescence imaging to study immune responses after implantation of Engineered Heart Tissue (EHT) in rats.

Biolumineszenz-Bildgebung für die Beurteilung von Immunantworten nach der Implantation von Engineered Heart Tissue (EHT)

Various techniques of cardiac tissue engineering have been pursued in the past decades including scaffolding strategies using either native or ...

Forschung

Biotechnik

A Simple Hanging Drop Cell Culture Protocol for Generation of 3D Spheroids

Studies of cell-cell cohesion and cell-substratum adhesion have historically been performed on monolayer cultures adherent to rigid substrates. Cells within a tissue, however, are typically encased within a closely packed tissue mass in which cells establish intimate connections with many near-neighbors and with extracellular matrix components. Accordingly, the chemical milieu and physical forces experienced by cells within a 3D tissue are fundamentally different than those experienced by cells grown in monolayer culture. This has been shown to markedly impact cellular morphology and signaling. Several methods have been devised to generate 3D cell cultures including encapsulation of cells in collagen gels1or in biomaterial scaffolds2. Such methods, while useful, do not recapitulate the intimate direct cell-cell adhesion architecture found in normal tissues. Rather, they more closely approximate culture systems in which single cells are loosely dispersed within a 3D meshwork of ECM products. Here, we describe a simple method in which cells are placed in hanging drop culture and incubated under physiological conditions until they form true 3D spheroids in which cells are in direct contact with each other and with extracellular matrix components. The method requires no specialized equipment and can be adapted to include addition of any biological agent in very small quantities that may be of interest in elucidating effects on cell-cell or cell-ECM interaction. The method can also be used to co-culture two (or more) different cell populations so as to elucidate the role of cell-cell or cell-ECM interactions in specifying spatial relationships between cells. Cell-cell cohesion and cell-ECM adhesion are the cornerstones of studies of embryonic development, tumor-stromal cell interaction in malignant invasion, wound healing, and for applications to tissue engineering. This simple method will provide a means of generating tissue-like cellular aggregates for measurement of biomechanical properties or for molecular and biochemical analysis in a physiologically relevant model.

We describe a simple, rapid method of generating 3D tissue-like spheroids and their potential application to quantify differences in cell-cell interactions.

A Simple hängenden Tropfen Cell Culture Protokoll zur Generierung von 3D-Sphäroide

Studies of cell-cell cohesion and cell-substratum adhesion have historically been performed on monolayer cultures adherent to rigid substrates. Cells ...

Organotypic Collagen I Assay: A Malleable Platform to Assess Cell Behaviour in a 3-Dimensional Context

Cell migration is fundamental to many aspects of biology, including development, wound healing, the cellular responses of the immune system, and metastasis of tumor cells. Migration has been studied on glass coverslips in order to make cellular dynamics amenable to investigation by light microscopy. However, it has become clear that many aspects of cell migration depend on features of the local environment including its elasticity, protein composition, and pore size, which are not faithfully represented by rigid two dimensional substrates such as glass and plastic 1. Furthermore, interaction with other cell types, including stromal fibroblasts 2 and immune cells 3, has been shown to play a critical role in promoting the invasion of cancer cells. Investigation at the molecular level has increasingly shown that molecular dynamics, including response to drug treatment, of identical cells are significantly different when compared in vitro and in vivo 4. 
Ideally, it would be best to study cell migration in its naturally occurring context in living organisms, however this is not always possible. Intermediate tissue culture systems, such as cell derived matrix, matrigel, organotypic culture (described here) tissue explants, organoids, and xenografts, are therefore important experimental intermediates. These systems approximate certain aspects of an in vivo environment but are more amenable to experimental manipulation such as use of stably transfected cell lines, drug treatment regimes, long term and high-resolution imaging. Such intermediate systems are especially useful as proving grounds to validate probes and establish parameters required to image the dynamic response of cells and fluorescent reporters prior to undertaking imaging in vivo 5. As such, they can serve an important role in reducing the need for experiments on living animals.

A method is described for the preparation of a 3-dimensional matrix consisting of collagen type I and primary human fibroblasts. This organotypic gel serves as a useful substrate to assess invasive cell migration because it mimics basic features of tissue stroma and is amenable to many forms of microscopy.

Organotypische Collagen I Assay: A Temperguss Platform to Cell Verhalten in 3-Dimensional Kontext beurteilen

Cell migration is fundamental to many aspects of biology, including development, wound healing, the cellular responses of the immune system, and ...

Cell-based Calcium Assay for Medium to High Throughput Screening of TRP Channel Functions using FlexStation 3

The Molecular Devices' FlexStation 3 is a benchtop multi-mode microplate reader capable of automated fluorescence measurement in multi-well plates. It is ideal for medium- to high-throughput screens in academic settings. It has an integrated fluid transfer module equipped with a multi-channel pipetter and the machine reads one column at a time to monitor fluorescence changes of a variety of fluorescent reagents. For example, FlexStation 3 has been used to study the function of Ca2+-permeable ion channels and G-protein coupled receptors by measuring the changes of intracellular free Ca2+ levels. Transient receptor potential (TRP) channels are a large family of nonselective cation channels that play important roles in many physiological and pathophysiological functions. Most of the TRP channels are calcium permeable and induce calcium influx upon activation. In this video, we demonstrate the application of FlexStation 3 to study the pharmacological profile of the TRPA1 channel, a molecular sensor for numerous noxious stimuli. HEK293 cells transiently or stably expressing human TRPA1 channels, grown in 96-well plates, are loaded with a Ca2+-sensitive fluorescent dye, Fluo-4, and real-time fluorescence changes in these cells are measured before and during the application of a TRPA1 agonist using the FLEX mode of the FlexStation 3. The effect of a putative TRPA1 antagonist was also examined. Data are transferred from the SoftMax Pro software to construct concentration-response relationships of TRPA1 activators and inhibitors.

This video provides a detailed protocol for studying the pharmacological profile of human TRPA1 channels using FlexStation 3. The protocol covers details of cell preparation, dye loading and operation of the microplate reader, FlexStation 3.

Zellbasierte Calcium-Assay für Mittel-bis High-Throughput-Screening von TRP-Kanal-Funktionen mit FlexStation 3

The Molecular Devices' FlexStation 3 is a benchtop multi-mode microplate reader capable of automated fluorescence measurement in multi-well plates.  It is ...

Adhesion Frequency Assay for In Situ Kinetics Analysis of Cross-Junctional Molecular Interactions at the Cell-Cell Interface

The micropipette adhesion assay was developed in 1998 to measure two-dimensional (2D) receptor-ligand binding kinetics1. The assay uses a human red blood cell (RBC) as adhesion sensor and presenting cell for one of the interacting molecules. It employs micromanipulation to bring the RBC into contact with another cell that expresses the other interacting molecule with precisely controlled area and time to enable bond formation. The adhesion event is detected as RBC elongation upon pulling the two cells apart. By controlling the density of the ligands immobilized on the RBC surface, the probability of adhesion is kept in mid-range between 0 and 1. The adhesion probability is estimated from the frequency of adhesion events in a sequence of repeated contact cycles between the two cells for a given contact time. Varying the contact time generates a binding curve. Fitting a probabilistic model for receptor-ligand reaction kinetics1 to the binding curve returns the 2D affinity and off-rate.
The assay has been validated using interactions of Fc&gamma; receptors with IgG Fc1-6, selectins with glycoconjugate ligands6-9, integrins with ligands10-13, homotypical cadherin binding14, T cell receptor and coreceptor with peptide-major histocompatibility complexes15-19.
The method has been used to quantify regulations of 2D kinetics by biophysical factors, such as the membrane microtopology5, membrane anchor2, molecular orientation and length6, carrier stiffness9, curvature20, and impingement force20, as well as biochemical factors, such as modulators of the cytoskeleton and membrane microenvironment where the interacting molecules reside and the surface organization of these molecules15,17,19.
The method has also been used to study the concurrent binding of dual receptor-ligand species3,4, and trimolecular interactions19 using a modified model21.
The major advantage of the method is that it allows study of receptors in their native membrane environment. The results could be very different from those obtained using purified receptors17. It also allows study of the receptor-ligand interactions in a sub-second timescale with temporal resolution well beyond the typical biochemical methods.
To illustrate the micropipette adhesion frequency method, we show kinetics measurement of intercellular adhesion molecule 1 (ICAM-1) functionalized on RBCs binding to integrin &alpha;L&beta;2 on neutrophils with dimeric E-selectin in the solution to activate &alpha;L&beta;2.

Adhesion Frequency Assay for In Situ Kinetics Analysis of Cross-Junctional Molecular Interactions at the Cell-Cell Interface

An adhesion frequency assay for measuring receptor-ligand interaction kinetics when both molecules are anchored on the surfaces of the interacting cells is described. This mechanically-based assay is exemplified using a micropipette-pressurized human red blood cell as adhesion sensor and integrin &alpha;L&beta;2 and intercellular adhesion molecule-1 as interacting receptors and ligands.

Adhesion Frequency-Assay für In Situ Kinetics Analyse der Cross-Junktionaler Molecular Interactions an der Zell-Zell-Schnittstelle

The micropipette adhesion assay was developed in 1998 to measure two-dimensional (2D) receptor-ligand binding kinetics1. The assay uses a human red blood ...

Micropipette Aspiration of Substrate-attached Cells to Estimate Cell Stiffness

Growing number of studies show that biomechanical properties of individual cells play major roles in multiple cellular functions, including cell proliferation, differentiation, migration and cell-cell interactions. The two key parameters of cellular biomechanics are cellular deformability or stiffness and the ability of the cells to contract and generate force. Here we describe a quick and simple method to estimate cell stiffness by measuring the degree of membrane deformation in response to negative pressure applied by a glass micropipette to the cell surface, a technique that is called Micropipette Aspiration or Microaspiration.
Microaspiration is performed by pulling a glass capillary to create a micropipette with a very small tip (2-50 &mu;m diameter depending on the size of a cell or a tissue sample), which is then connected to a pneumatic pressure transducer and brought to a close vicinity of a cell under a microscope. When the tip of the pipette touches a cell, a step of negative pressure is applied to the pipette by the pneumatic pressure transducer generating well-defined pressure on the cell membrane. In response to pressure, the membrane is aspirated into the pipette and progressive membrane deformation or "membrane projection" into the pipette is measured as a function of time. The basic principle of this experimental approach is that the degree of membrane deformation in response to a defined mechanical force is a function of membrane stiffness. The stiffer the membrane is, the slower the rate of membrane deformation and the shorter the steady-state aspiration length.The technique can be performed on isolated cells, both in suspension and substrate-attached, large organelles, and liposomes.
Analysis is performed by comparing maximal membrane deformations achieved under a given pressure for different cell populations or experimental conditions. A "stiffness coefficient" is estimated by plotting the aspirated length of membrane deformation as a function of the applied pressure. Furthermore, the data can be further analyzed to estimate the Young's modulus of the cells (E), the most common parameter to characterize stiffness of materials. It is important to note that plasma membranes of eukaryotic cells can be viewed as a bi-component system where membrane lipid bilayer is underlied by the sub-membrane cytoskeleton and that it is the cytoskeleton that constitutes the mechanical scaffold of the membrane and dominates the deformability of the cellular envelope. This approach, therefore, allows probing the biomechanical properties of the sub-membrane cytoskeleton.

Here we describe a quick and simple method to measure cell stiffness. The general principle of this approach is to measure membrane deformation in response to well-defined negative pressure applied through a micropipette to the cell surface. This method provides a powerful tool to study biomechanical properties of substrate-attached cells.

Mikropipette Aspiration von Substrat-attached Cells zu schätzen Zelle Stiffness

Growing number of studies show that biomechanical properties of individual cells play major roles in multiple cellular functions, including cell ...

Using Microfluidics Chips for Live Imaging and Study of Injury Responses in Drosophila Larvae

Live imaging is an important technique for studying cell biological processes, however this can be challenging in live animals. The translucent cuticle of the Drosophila larva makes it an attractive model organism for live imaging studies. However, an important challenge for live imaging techniques is to noninvasively immobilize and position an animal on the microscope. This protocol presents a simple and easy to use method for immobilizing and imaging Drosophila larvae on a polydimethylsiloxane (PDMS) microfluidic device, which we call the 'larva chip'. The larva chip is comprised of a snug-fitting PDMS microchamber that is attached to a thin glass coverslip, which, upon application of a vacuum via a syringe, immobilizes the animal and brings ventral structures such as the nerve cord, segmental nerves, and body wall muscles, within close proximity to the coverslip. This allows for high-resolution imaging, and importantly, avoids the use of anesthetics and chemicals, which facilitates the study of a broad range of physiological processes. Since larvae recover easily from the immobilization, they can be readily subjected to multiple imaging sessions. This allows for longitudinal studies over time courses ranging from hours to days. This protocol describes step-by-step how to prepare the chip and how to utilize the chip for live imaging of neuronal events in 3rd instar larvae. These events include the rapid transport of organelles in axons, calcium responses to injury, and time-lapse studies of the trafficking of photo-convertible proteins over long distances and time scales. Another application of the chip is to study regenerative and degenerative responses to axonal injury, so the second part of this protocol describes a new and simple procedure for injuring axons within peripheral nerves by a segmental nerve crush.

Using Microfluidics Chips for Live Imaging and Study of Injury Responses in Drosophila Larvae

Drosophila larvae are an attractive model system for live imaging due to their translucent cuticle and powerful genetics. This protocol describes how to utilize a single-layer PDMS device, called the &#39;larva chip&#39; for live imaging of cellular processes within neurons of 3rd instar Drosophila larvae.

Mit Mikrofluidik-Chips für Live-Imaging-und Studienverletzungs Antworten in<em&gt; Drosophila</em&gt; Larven

Live imaging is an important technique for studying cell biological processes, however this can be challenging in live animals. The translucent cuticle of ...

Preparation of 3D Collagen Gels and Microchannels for the Study of 3D Interactions In Vivo

Historically, most cellular processes have been studied in only 2 dimensions. While these studies have been informative about general cell signaling mechanisms, they neglect important cellular cues received from the structural and mechanical properties of the local microenvironment and extracellular matrix (ECM). To understand how cells interact within a physiological ECM, it is important to study them in the context of 3 dimensional assays. Cell migration, cell differentiation, and cell proliferation are only a few processes that have been shown to be impacted by local changes in the mechanical properties of a 3-dimensional ECM. Collagen I, a core fibrillar component of the ECM, is more than a simple structural element of a tissue. Under normal conditions, mechanical cues from the collagen network direct morphogenesis and maintain cellular structures. In diseased microenvironments, such as the tumor microenvironment, the collagen network is often dramatically remodeled, demonstrating altered composition, enhanced deposition and altered fiber organization. In breast cancer, the degree of fiber alignment is important, as an increase in aligned fibers perpendicular to the tumor boundary has been correlated to poorer patient prognosis1. Aligned collagen matrices result in increased dissemination of tumor cells via persistent migration2,3. The following is a simple protocol for embedding cells within a 3-dimensional, fibrillar collagen hydrogel. This protocol is readily adaptable to many platforms, and can reproducibly generate both aligned and random collagen matrices for investigation of cell migration, cell division, and other cellular processes in a tunable, 3-dimensional, physiological microenvironment.

Preparation of 3D Collagen Gels and Microchannels for the Study of 3D Interactions In Vivo

Collagen is a core component of the ECM, and provides essential cues for several cellular processes ranging from migration to differentiation and proliferation. Provided here is a protocol for embedding cells within 3D collagen hydrogels, and a more advanced technique for generating randomized or aligned collagen matrices using PDMS microchannels.

Herstellung von 3D-Kollagen-Gel und Mikrokanäle für das Studium der 3D-Interaktionen<em&gt; In Vivo</em

Historically, most cellular processes have been studied in only 2 dimensions.  While these studies have been informative about general cell signaling ...

A Simple and Scalable Fabrication Method for Organic Electronic Devices on Textiles

Today, wearable electronics devices combine a large variety of functional, stretchable, and flexible technologies. However, in many cases, these devices cannot be worn under everyday conditions. Therefore, textiles are commonly considered the best substrate to accommodate electronic devices in wearable use. In this paper, we describe how to selectively pattern organic electroactive materials on textiles from a solution in an easy and scalable manner. This versatile deposition technique enables the fabrication of wearable organic electronic devices on clothes.

In this paper, we present a protocol to selectively deposit organic materials on textiles, which allows for the direct integration of organic electronic devices with wearables. The fabricated devices can be fully integrated in textiles, respecting their mechanical appearance and enabling sensing capabilities.

Eine einfache und skalierbare Herstellungsverfahren für organische elektronische Vorrichtungen auf Textilien

Today, wearable electronics devices combine a large variety of functional, stretchable, and flexible technologies. However, in many cases, these devices ...

3D Analysis of Multi-cellular Responses to Chemoattractant Gradients

Various limitations of 2D cell culture systems have sparked interest in 3D cell culture and analysis platforms, which would better mimic the spatial and chemical complexity of living tissues and mimic in vivo tissue functions. Recent advances in microfabrication technologies have facilitated the development of 3D in vitro environments in which cells can be integrated into a well-defined extracellular matrix (ECM) and a defined set of soluble or matrix associated biomolecules. However, technological barriers have limited their widespread use in research laboratories. Here, we describe a method to construct simple devices for 3D culture and experimentation with cells and multicellular organoids in 3D microenvironments with a defined chemoattractant gradient. We illustrate the use of this platform for analysis of the response of epithelial cells and organoids to gradients of growth factors, such as epidermal growth factor (EGF). EGF gradients were stable in the devices for several days leading to directed branch formation in breast organoids. This analysis allowed us to conclude that collective gradient sensing by groups of cells is more sensitive vs. single cells. We also describe the fabrication method, which does not require photolithography facilities nor advanced soft lithography techniques. This method will be helpful to study 3D cellular behaviors in the context of the analysis of development and pathological states, including cancer.

We describe a method to construct devices for 3D culture and experimentation with cells and multicellular organoids. This device allows analysis of cellular responses to soluble signals in 3D microenvironments with defined chemoattractant gradients. Organoids are better than single cells at detection of weak noisy inputs.

3D-Analyse von multizellulären Reaktionen auf tschoattraktive Verläufe

Various limitations of 2D cell culture systems have sparked interest in 3D cell culture and analysis platforms, which would better mimic the spatial and ...