Nos gustaría agradecer a todo el grupo de Maurer en la Universidad de Washington, cuyo conocimiento colectivo ha hecho posible este protocolo. La financiación de este trabajo es proporcionado por el Instituto Nacional de Salud Mental (1R01MH085495).

1. Preparación del Maestro patrones (Figura 1) <ol><li> El centro de la oblea de silicio en el spin-aplicador y enjuagar la lámina con acetona durante la fase inicial del programa de rotación de dos ciclos en la Tabla 1. La acetona se evapora durante la segunda etapa del programa spin dejando una hostia limpia y seca. </li><li> Aplicar aproximadamente 1 ml AZ9245 fotosensible / a (de diámetro) para el pan y el giro escudo con las condiciones descritas en la Tabla 1. </li><li> Soft-hornear la oblea fotosensible recubierto a 110 º C durante 2 m con una placa de alta uniformidad. </li><li> Photopattern el sustrato utilizando un sistema de escritura directa fotolitografía o un sistema alineador de máscara y la máscara adecuada. Las máscaras se pueden comprar en un número de fuentes comerciales. Además, las transparencias impresas con tinta UV absorbentes, pegado a un plano óptico, se puede utilizar para producir modelos con características de gran tamaño. </li><li> Desarrollar la oblea con dibujos en 01:02 400K desarrollador: semi-conductor de agua desionizada de grado de 1 m 45 s con agitación suave. Enjuague bien con agua semi-conductor de grado desionizada y se seca con una corriente de nitrógeno (N 2) de gas. El desarrollo del patrón se puede comprobar con un microscopio con un filtro UV. Si el patrón no está completamente desarrollado, la oblea se puede devolver a la solución de desarrollo de tiempo adicional. </li></ol> Nota: Para obtener mejores resultados, photopatterning debe llevarse a cabo en un entorno limpio. 2. Preparación de PDMS sello (Figura 2) <ol><li> Preparar un 10:1 en peso de resina: mezcla de endurecedor de Sylgard 182 (PDMS) y cubren por completo el maestro (obleas photopatterned) con la mezcla en una placa de Petri desechables. </li><li> De gas-el PDMS-cubierta principal en un desecador de vacío hasta que no se ven burbujas y permitir que el sello de curar en un horno a 65 ° C durante 1,5 h. Antes del curado, es importante asegurarse de que el maestro está en el fondo del plato, ya que puede subir a la superficie durante el paso de desgasificación. </li><li> Cortar el PDMS sello del maestro y el ajuste al tamaño adecuado. Tienda de la marca en un recipiente con tapa (lado característica arriba) para protegerlo del polvo y los escombros. </li></ol> 3. Preparación del sustrato de oro con dibujos (Figura 3) <ol><li> Prepare 25 mm no. Un cubreobjetos de vidrio redondas para la deposición de metales mediante el tratamiento con plasma de oxígeno de 10 m. Aclarar dos veces con agua 18,2 mW desionizada seguido por dos veces con etanol, secar con una corriente de N 2 gas entre cada paso. </li><li> El uso de un bolsillo multi-haz de electrones del sistema de depósito, depósito de 50 Å de titanio seguido por 150 de oro Å. No ventile el evaporador entre la deposición de la capa de titanio y una capa de oro. Por otra parte, recubierto de oro cubreobjetos se pueden comprar en una variedad de proveedores, sin embargo, es importante que las capas de metal son preparadas por evaporación por haz de electrones y evaporación térmica no. Si se compran desde una fuente externa, los sustratos de oro se puede limpiar por la oxidación de plasma o &quot;piraña&quot; (07:03 Conc. H 2 SO 4:. 30% H 2 O 2) 11 antes de su uso. </li></ol> Nota: &quot;Piraña&quot; La solución es explosivo en la presencia de compuestos orgánicos. <ol start="3"><li> Prepare la solución de sellado, 10 hexadecanethiol mM en etanol absoluto, y la solución de relleno, 1 mM de glicol terminado tiol en etanol absoluto. </li><li> Enjuague el sello con etanol y secar bien con gas N 2. Aplicar estampado solución al gota a gota sello PDMS hasta que esté completamente cubierto. Seque el sello de fondo con N 2 gas. Proceder a la 5a o 5b en su caso sobre la base de las características de la marca de PDMS. </li><li><ol class="lalpha"><li> Presione suavemente el sello sobre el sustrato de oro y permitir que la monocapa para formar a 15 s. </li><li> Coloque el sustrato de oro en una placa de Petri que contiene 18,2 mW agua desionizada, asegurando el sustrato se sumerge. Presione suavemente el sello sobre el sustrato de oro y permitir que la monocapa para formar a 15 s. </li></ol></li><li> Enjuagar el sustrato sellada dos veces con etanol, secado con N 2 gas después de cada lavado y el lugar del sustrato en una placa de Petri. </li><li> Cubrir la superficie con una solución de relleno y sellado de la placa con parafilm para evitar la evaporación. </li><li> Deje que la monocapa de fondo a la forma en la oscuridad durante 12-14 h. </li><li> Quitar los cubreobjetos con dibujos de la solución de relleno y enjuague dos veces con etanol, secado con N 2 gas después de cada lavado. </li></ol> 4. La aplicación de proteínas y células al sustrato con dibujos <ol><li> Coloque el cubreobjetos con dibujos en una pequeña placa de Petri o cámara de cultivo celular y la tapa con 500 l de 1 ml de fosfato de Dulbecco solución salina tamponada (DPBS). El DPBS debe cubrir completamente el sustrato durante la incubación de proteínas para asegurar una cobertura uniforme de proteínas. </li><li> Añadir una solución concentrada de proteína a la DPBS y mezclar la solución por tuberíating varias veces. Incubar la mezcla de proteínas con el sustrato a 37 ° C durante 1 h. Las concentraciones finales de laminina y fibronectina son generalmente de 12 mg / ml y 20 mg / ml, respectivamente. Las proteínas pueden ser marcadas con un colorante fluorescente amina reactiva para permitir la visualización fácil del patrón. Sin embargo, la proteína marcada se debe mezclar 1:1 con proteínas sin etiquetar como el etiquetado de proteínas puede interferir con la actividad biológica. </li><li> Después de la incubación, lavar bien el sustrato con DPBS (4-5x) para eliminar la proteína no consolidados, teniendo cuidado de que no se seque el sustrato o para hacer que a través de la interfase aire-agua. Después de los primeros tres lavados, agregar aproximadamente 500 l de los medios de comunicación completa crecimiento de las células para mantener un sustrato húmedo. </li><li> Vuelva a colocar el medio de cultivo utilizado para lavar la superficie con medio fresco. </li><li> Se disocian y el recuento de las células de revestimiento sobre el sustrato. Cualquiera de las células disociadas primarios, tales como las neuronas del hipocampo, o líneas celulares inmortalizadas, tales como células CHO-K1, se puede utilizar. </li><li> Placa de disociar las células sobre el sustrato. Normalmente de 30 a 200 células / mm 2 se utilizan. </li></ol> 5. Los resultados representativos: <img src="/files/ftp_upload/3164/3164fig1.jpg" alt="Figura 1"/> Figura 1. Esquema general para la preparación de fotolitografía de un maestro de modelado. En este proceso, una oblea de silicio se limpia con acetona, recubierto con fotosensible, expuesta a los patrones de interés y el modelo desarrollado. <img src="/files/ftp_upload/3164/3164fig2.jpg" alt="Figura 2"/> Figura 2. Esquema general para la preparación del sello de PDMS. En este proceso, el maestro de modelado se cubre con Sylgard (10:01 resina: endurecedor), de-cámaras de gas en un secador de vacío, curado en un horno a 60 ° C, y cortar a medida. <img src="/files/ftp_upload/3164/3164fig3.jpg" alt="Figura 3"/> Figura 3. Esquema general de los patrones del sustrato. En este proceso, sustratos de vidrio están recubiertas con titanio (50 bis) y oro (150A) con un cañón de haz de electrones, modelado por hexadecanethiol microcontacto impresión con un sello de PDMS, rellenar con glicol terminado tioles alcano, y recubiertas con proteína fluorescente marcado. <img src="/files/ftp_upload/3164/3164fig4.jpg" alt="Figura 4"/> Figura 4. Patrones maestro (A) y el sello PDMS (B), preparado según los métodos descritos. Las barras de escala son 100μm. <img src="/files/ftp_upload/3164/3164fig5.jpg" alt="Figura 5"/> Figura 5. SAMs con dibujos visualiza con AlexaFluor 647 marcado con fibronectina (A) y CHO-K1 confinamiento celular (B). Las barras de escala son 100 micras. <img src="/files/ftp_upload/3164/3164fig6.jpg" alt="Figura 6"/> Figura 6. Patrones laminina sembrado con E18 neuronas del hipocampo del ratón a los 4 días in vitro. AlexaFluor 350-conjugado anti-laminina anticuerpos se utiliza para la visualización de patrones (A) y E18 neuronas del hipocampo del ratón están manchadas con MitoTracker Red 580 (B). Las barras de escala son 100 micras. <img src="/files/ftp_upload/3164/3164fig7.jpg" alt="Figura 7"/> Figura 7. Escollos potenciales en la preparación del sustrato patrón visualizado por AlexaFluor 647-conjugado de fibronectina adsorción. (A) lleva insuficiente mezcla de proteínas desigual adsorción. (B) la aplicación desigual de la presión durante la estampación conduce a la transferencia parcial de Patten. (C) El exceso de presión durante la estampación puede llevar a la marca de colapso. (D) La exposición de la superficie modelada a la interfaz de aire y agua durante el enjuague puede dar lugar a proteínas de fondo de adsorción. Las barras de escala son 100 micras. <img src="/files/ftp_upload/3164/3164fig8.jpg" alt="Figura 8"/> Figura 8. Patrón sumergidas pueden producir patrones con pequeños detalles que son difíciles de impresión mediante la impresión de microcontacto convencionales en el aire. Imágenes (A) y (B) muestran las diferentes regiones de un mismo patrón, impresas con el mismo sello PDMS en el aire (A) o agua destilada (B). 10μm en toda las líneas de apoyo que rodean el patrón (añadido para ayudar a evitar el colapso de timbre) se ve en (A), sin embargo, las características de puntos pequeños, como se muestra en (B) no se ven. Esto demuestra que la impresión en el aire funciona bien para las grandes características, pero la impresión en el agua puede ser necesario para los patrones con características más pequeñas. Las barras de escala de 20 micras. <table border="1"><tbody><tr><td> Ciclo </td><td> Velocidad de aceleración (rpm / s) </td><td> Velocidad final (rpm) </td><td> Tiempo (s) </td></tr><tr><td> 1 </td><td> 500 </td><td> 1000 </td><td> 5 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> 3800 </td><td> 3800 </td><td> 30 </td></tr></tbody></table> Tabla 1.Dos ciclos del programa spin utiliza para crear una capa de 4,5 micras de espesor de AZ9245 sobre una oblea de silicio. Para preparar sellos PDMS para la formación de patrones sustratos, un maestro en fotosensible es el primero fabricado (Figuras 1 y 4A). El maestro es el inverso de la marca y se crea utilizando un sistema de escritura directa en la litografía o un alineador de la máscara. Cuando un fotoprotector positivo, como AZ9245, se utiliza para el maestro de producción, la oblea de resistencia con recubrimiento es expuesto a la luz con el mismo patrón que aparecerá en el sustrato final. Aunque no siempre es posible, se ha informado de que la relación de aspecto ideal (tamaño de la característica de resistir espesor) para maestros sello PDMS es de 1:2. 13 Hemos encontrado que las relaciones de aspecto de 01:40 son posibles, dependiendo de la naturaleza del patrón. AZ9245 obleas de silicio recubierto en las condiciones descritas aquí dar fotosensible con un espesor nominal de 4,5 micras. Hemos encontrado que este espesor de AZ9245 se pueden utilizar para producir maestros PDMS con características que van desde&gt; 100 mm a 2 micras. PDMS sellos se echan de Sylgard 182 (o Sylgard 184) con el maestro fabricados a partir de fotosensible (Figura 2). Maestros fotosensible puede ser utilizado varias veces para crear muchas copias de la misma calaña. Después del endurecimiento del PDMS, sellos se retiran de la maestra con una cuchilla de afeitar y el sello resultante puede visualizarse con un microscopio mediante la colocación de lado el sello hacia abajo en función de un cubreobjetos (Figura 4) Adecuada los resultados de estampado en un patrón agudo, proteínas claro que se puede visualizar mediante la aplicación de la proteína marcada con fluorescencia (Figuras 3 y 5). Por otra parte, la inmunohistoquímica puede ser utilizado para visualizar el patrón de proteínas después de la fijación de células (Figura 6). Crecimiento de las células es muy limitada con el patrón de proteínas de las dos líneas de células inmortalizadas y células primarias (figuras 5 y 6). Si bien esta técnica es fácil de dominar, varios problemas comunes puedan surgir. La aplicación de la proteína sin mezcla suficiente de la solución concentrada de proteínas en el DPBS puede llevar a la desigual distribución de las proteínas (Figura 7). Sellado incorrecto puede llevar a la transferencia parcial o patrón de colapso de timbre (Figura 7B-C). Además, la exposición de dibujos que contiene el sustrato de la proteína adsorbida en el aire puede afectar la monocapa causando disminución de la resistencia en el fondo (Figura 7D). Patrones compone de características muy pequeña (&lt;5 micras) y altas tasas de aspecto a menudo requieren el uso de la impresión por microcontacto sumergido. En este procedimiento (3.5b) se utiliza el agua como una barrera para evitar que se deposite hexadecanethiol sobre el sustrato fuera del patrón (Figura 8). 14

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	<li>Wilbur, J., Kumar, A., Biebuyck, H., Kim, E., Whitesides, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microcontact+printing+of+self-assembled+monolayers:+Applications+in+microfabrication.">Microcontact printing of self-assembled monolayers: Applications in microfabrication.</a> Nanotechnology. 7, 452-457 (1996).</li><li>Chang, J., Brewer, G., Wheeler, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+modified+microstamping+technique+enhances+polylysine+transfer+and+neuronal+cell+patterning.">A modified microstamping technique enhances polylysine transfer and neuronal cell patterning.</a> Biomaterials. 24, 2863-2870 (2003).</li><li>Lange, S., Benes, V., Kern, D., Horber, J., Bernard, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microcontact+printing+of+DNA+molecules.">Microcontact printing of DNA molecules.</a> Analytical Chemistry. , 1641-1647 (2004).</li><li>Xia, Y., Mrksich, M., Kim, E., Whitesides, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microcontact+printing+of+octadecylsiloxane+on+the+surface+of+silicon+dioxide+and+its+application+in+microfabrication.">Microcontact printing of octadecylsiloxane on the surface of silicon dioxide and its application in microfabrication.</a> J. Am. Chem. Soc. , 9576-9577 (1995).</li><li>Mrksich, M., Dike, L., Tien, J., Ingber, D., Whitesides, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+microcontact+printing+to+pattern+the+attachment+of+mammalian+cells+to+self-assembled+monolayers+of+alkanethiolates+on+transparent+films+of+gold+and+silver.">Using microcontact printing to pattern the attachment of mammalian cells to self-assembled monolayers of alkanethiolates on transparent films of gold and silver.</a> Experimental Cell Research. , 305-313 (1997).</li><li>Prime, K. L., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+of+proteins+onto+surfaces+containing+end-attached+oligo(ethylene+oxide)+-+a+model+system+using+self-assembled+monolayers.">Adsorption of proteins onto surfaces containing end-attached oligo(ethylene oxide) - a model system using self-assembled monolayers.</a> J. Am. Chem. Soc. 115, 10714-10721 (1993).</li><li>Raghavan, S., Desai, R., Kwon, Y., Mrksich, M., Chen, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micropatterned+Dynamically+Adhesive+Substrates+for+Cell+Migration.">Micropatterned Dynamically Adhesive Substrates for Cell Migration.</a> Langmuir. , 17733-17738 (2010).</li><li>Rogers, J., Bao, Z., Baldwin, K., Dodabalapur, A., Crone, B., Raju, V. R., Kuck, V., Katz, H., Amundson, K., Ewing, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paper-like+electronic+displays:+Large-area+rubber-stamped+plastic+sheets+of+electronics+and+microencapsulated+electrophoretic+inks.">Paper-like electronic displays: Large-area rubber-stamped plastic sheets of electronics and microencapsulated electrophoretic inks.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 98, 4835-4840 (2001).</li><li>Yanker, D., Maurer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+printing+of+trichlorosilanes+on+glass+for+selective+protein+adsorption+and+cell+growth.">Direct printing of trichlorosilanes on glass for selective protein adsorption and cell growth.</a> Molecular Biosystems. 4, 502-504 (2008).</li><li>Johnson, D., Maurer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recycling+and+reusing+patterned+self-assembled+monolayers+for+cell+culture.">Recycling and reusing patterned self-assembled monolayers for cell culture.</a> Chemical Communications. , 520-522 (2011).</li><li>Herne, T., Tarlov, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+DNA+probes+immobilized+on+gold+surfaces.">Characterization of DNA probes immobilized on gold surfaces.</a> J. Am. Chem. Soc. , 8916-8920 (1997).</li><li>Hanson, E., Schwartz, J., Nickel, B., Koch, N., Danisman, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bonding+self-assembled,+compact+organophosphonate+monolayers+to+the+native+oxide+surface+of+silicon.">Bonding self-assembled, compact organophosphonate monolayers to the native oxide surface of silicon.</a> J. Am. Chem. Soc. , 16074-16080 (2003).</li><li>Johannes, M., Cole, D., Clark, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+force+microscope+based+nanofabrication+of+master+pattern+molds+for+use+in+soft+lithography.">Atomic force microscope based nanofabrication of master pattern molds for use in soft lithography.</a> Applied Physics Letters. , (2007).</li><li>Bessueille, F., Pla-Roca, M., Mills, C. A., Martinez, E., Samitier, J., Errachid, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Submerged+microcontact+printing+(S&#x03BC;CP):+An+unconventional+printing+technique+of+thiols+using+high+aspect+ratio,+elastomeric+stamps.">Submerged microcontact printing (S&#x03BC;CP): An unconventional printing technique of thiols using high aspect ratio, elastomeric stamps.</a> Langmuir. , 12060-12063 (2005).</li><li>Xia, Y., Whitesides, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extending+microcontact+printing+as+a+microlithographic+technique.">Extending microcontact printing as a microlithographic technique.</a> Langmuir. , 2059-2067 (1997).</li><li>Biasco, A., Pisignano, D., Krebs, B., Pompa, P. P., Persano, L., Cingolani, R., Rinaldi, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conformation+of+microcontact-printed+proteins+by+atomic+force+miroscopy+molecular+sizing.">Conformation of microcontact-printed proteins by atomic force miroscopy molecular sizing.</a> Langmuir. , 5154-5158 (2005).</li><li>Shen, K., Qi, J., Kam, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microcontact+printing+of+proteins+for+cell+biology.">Microcontact printing of proteins for cell biology.</a> J Vis Exp. (22), e1065-e1065 (2008).</li><li>Piner, R., Zhu, J., Xu, F., Hong, S., Mirkin, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term="Dip-pen"+nanolithography.">"Dip-pen" nanolithography.</a> Science. 283, 661-663 (1999).</li><li>Ryan, D., Parviz, B. A., Linder, V., Semetey, V., Sia, S. K., Su, J., Mrksich, M., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patterning+multiple+aligned+self-assembled+monolayers+using+light.">Patterning multiple aligned self-assembled monolayers using light.</a> Langmuir. , 9080-9088 (2004).</li></ol>

No hay conflictos de interés declarado.

Una serie de cuestiones que pueden surgir en la producción litográfica de la maestra utilizado para la creación de marca de PDMS. Subexposición de los resultados de obleas resistencia con recubrimiento en los patrones de nebuloso y confuso y la sobreexposición de los resultados de obleas resistencia con recubrimiento en las características de ampliación o no. En general, los maestros con tamaños grandes (&gt; 10 mm) son relativamente fáciles de patrón y se desarrollan, mientras que maestros con característica...

<table border="1"><tbody><tr><th> Nombre del reactivo </th><th> Empresa </th><th> Número de catálogo </th><th> Comentarios (opcional) </th></tr><tr><td> De obleas de silicio </td><td> Wafer Recuperar Servicios </td><td></td><td> 2 pulgada </td></tr><tr><td> Giro aplicador / placa caliente </td><td> Brewer Ciencia </td><td> Cee 200CB spin-Bake sistema </td><td></td></tr><tr><td> AZ9245 fotosensible </td><td> Mays Chemical Company </td><td> 105880034-1160 </td><td></td></tr><tr><td> Escritura directa fotolitografía sistema </td><td> Microtech srl </td><td> LW325 LaserWriter sistema </td><td></td></tr><tr><td> Máscara de alineador </td><td> HTG </td><td> 3h </td><td></td></tr><tr><td> AZ Autor 400K </td><td> Mays Chemical Company </td><td> 105880018-1160 </td><td></td></tr><tr><td> Sylgard de silicona 182 Kit de elastómero </td><td> Dow Corning </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 25 mm no. Un cubreobjetos de vidrio redondo </td><td> VWR </td><td> 16004-310 </td><td></td></tr><tr><td> Plasma Oxidante </td><td> Diener </td><td> Femto </td><td></td></tr><tr><td> Piezas de titanio Kamis </td><td> Incorporado </td><td></td><td> 99,95% </td></tr><tr><td> Pellets de oro </td><td> Kamis Incorporated </td><td></td><td> 99,999% de pureza </td></tr><tr><td> Haz de electrones del evaporador </td><td> Kurt J. Lesker </td><td> PVD 75 Thin Film sistema de deposición de </td><td> con el accesorio de haz de electrones </td></tr><tr><td> Hexadecanethiol </td><td> Alfa Aesar </td><td> A11362 </td><td></td></tr><tr><td> 1-mercaptoundec-11-il) tetra (etilenglicol) </td><td> Sigma Aldrich </td><td> 674508 </td><td></td></tr><tr><td> Etanol </td><td> Pharmco-aaper </td><td> 111000200 </td><td> 200 pruebas, absoluta </td></tr><tr><td> Parafilm </td><td> VWR </td><td> 52858-000 </td><td></td></tr><tr><td> DPBS </td><td> VWR </td><td> 4500-434 </td><td> Sin el calcio y el magnesio </td></tr><tr><td> Ratón laminina I </td><td> VWR </td><td> 95036-762 </td><td></td></tr><tr><td> La fibronectina de plasma humano </td><td> Invitrogen </td><td> 33016-015 </td><td></td></tr><tr><td> AlexaFluor ® 647 de ácido carboxílico, éster de succinimidilo </td><td> Invitrogen </td><td> A-20006 </td><td></td></tr><tr><td> MitoTracker Red 580 </td><td> Invitrogen </td><td> M22425 </td><td></td></tr><tr><td> AlexaFluor ® 350 de ácido carboxílico, éster de succinimidilo </td><td> Invitrogen </td><td> A-10168 </td><td></td></tr><tr><td> Anticuerpos anti-laminina </td><td> Fisher Scientific </td><td> AB2034MI </td><td></td></tr></tbody></table>

creating two-dimensional patterned substrates for protein and cell confinement

Impresión por microcontacto proporciona un método rápido y altamente reproducible para la creación de sustratos bien definidos patrones. Mientras que una impresión por microcontacto pueden ser empleadas para imprimir directamente a un gran número de moléculas, incluyendo proteínas, DNA 2, 3 y silanos, 4 la formación de uno mismo -ensambladas monocapas (SAM) de largo tioles cadena de alcanos en el oro proporciona una forma sencilla de limitar las proteínas y las células a patrones específicos que contienen las regiones adhesiva y resistente. Esta detención se puede utilizar para controlar la morfología celular y es útil para examinar una serie de preguntas en proteínas y biología celular. Aquí se describe un método general para la creación de patrones de proteínas bien definido para los estudios celulares 5 Este proceso consiste en tres pasos:. La producción de un maestro de modelado usando fotolitografía, la creación de un sello de PDMS, y microcontacto impresión de un oro sustrato recubierto. Una vez modelados, los sustratos de cultivo de células son capaces de limitar las proteínas y / o células (células primarias o líneas celulares) para el patrón. El uso de la química monocapa auto-ensambladas permite un control preciso sobre las regiones adhesivas con dibujos de proteína / celular y de las no-adhesivo, lo que no se puede lograr utilizando estampación directa de proteínas. Hexadecanethiol, la larga cadena alcano tiol utilizado en la etapa de impresión microcontacto, produce una superficie hidrofóbica que fácilmente absorbe las proteínas de la solución. El glicol de terminación tiol, que se utiliza para rellenar las zonas no impresas del sustrato, crea una monocapa que es resistente a la adsorción de proteínas y por lo tanto el crecimiento celular. 6 Estos monómeros tiol produce monocapas altamente estructurado que definen con precisión las regiones del sustrato que pueden apoyar adsorción de proteínas y el crecimiento celular. Como resultado, estos sustratos son útiles para una amplia variedad de aplicaciones, desde el estudio del comportamiento 7 intercelular a la creación de la microelectrónica. 8 Mientras que otros tipos de química monocapa se han utilizado para los estudios de cultivos celulares, incluyendo el trabajo de nuestro grupo con trichlorosilanes para crear patrones directamente sobre sustratos de vidrio, 9 monocapas patrón formado por tioles alcano en el oro son claros para prepararse. Por otra parte, los monómeros utilizados para la preparación de monocapa están disponibles comercialmente, estable, y no requieren almacenamiento o manipulación en atmósfera inerte. Sustratos patrón preparada a partir de alcanos tioles también pueden ser reciclados y reutilizados varias veces, el mantenimiento de confinamiento celular. 10

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Creating Two-Dimensional Patterned Substrates for Protein and Cell Confinement

Monocapas auto-ensambladas (SAMs) formado por largas cadenas de alcanos tioles en oro proporcionan sustratos bien definidos para la formación de los patrones de proteínas y el confinamiento de la célula. Impresión por microcontacto de hexadecanethiol con un polidimetilsiloxano (PDMS) sello seguido por el relleno con un glicol terminada alcano tiol monómero produce un patrón en el que las proteínas y las células de absorber sólo a la región hexadecanethiol sellado.

La creación de dos dimensiones con dibujos sustratos para el confinamiento de proteínas y células

Microcontact printing provides a rapid, highly reproducible method for the creation of well-defined patterned substrates.1  While microcontact printing ...

creating-two-dimensional-patterned-substrates-for-protein-cell

Research

JoVE Journal

Bioengineering

12.5K vistas.  Washington University in St. Louis. Monocapas auto-ensambladas (SAMs) formado por largas cadenas de alcanos tioles en oro proporcionan sustratos bien definidos para la formación de los patrones de proteínas y el confinamiento de la célula. Impresión por microcontacto de hexadecanethiol con un polidimetilsiloxano (PDMS) sello seguido por el relleno con un glicol terminada alcano tiol monómero produce un patrón en el que las proteínas y las células de absorber sólo a la región hexadecanethiol sellad...

Video: Creating Two-Dimensional Patterned Substrates for Protein and Cell Confinement

Creating Transient Cell Membrane Pores Using a Standard Inkjet Printer

Bioprinting has a wide range of applications and significance, including tissue engineering, direct cell application therapies, and biosensor microfabrication.1-10 Recently, thermal inkjet printing has also been used for gene transfection.8,9 The thermal inkjet printing process was shown to temporarily disrupt the cell membranes without affecting cell viability. The transient pores in the membrane can be used to introduce molecules, which would otherwise be too large to pass through the membrane, into the cell cytoplasm.8,9,11
The application being demonstrated here is the use of thermal inkjet printing for the incorporation of fluorescently labeled g-actin monomers into cells. The advantage of using thermal ink-jet printing to inject molecules into cells is that the technique is relatively benign to cells.8, 12 Cell viability after printing has been shown to be similar to standard cell plating methods1,8. In addition, inkjet printing can process thousands of cells in minutes, which is much faster than manual microinjection. The pores created by printing have been shown to close within about two hours. However, there is a limit to the size of the pore created (~10 nm) with this printing technique, which limits the technique to injecting cells with small proteins and/or particles. 8,9,11
A standard HP DeskJet 500 printer was modified to allow for cell printing.3, 5, 8 The cover of the printer was removed and the paper feed mechanism was bypassed using a mechanical lever. A stage was created to allow for placement of microscope slides and coverslips directly under the print head. Ink cartridges were opened, the ink was removed and they were cleaned prior to use with cells. The printing pattern was created using standard drawing software, which then controlled the printer through a simple print command. 3T3 fibroblasts were grown to confluence, trypsinized, and then resuspended into phosphate buffered saline with soluble fluorescently labeled g-actin monomers. The cell suspension was pipetted into the ink cartridge and lines of cells were printed onto glass microscope cover slips. The live cells were imaged using fluorescence microscopy and actin was found throughout the cytoplasm. Incorporation of fluorescent actin into the cell allows for imaging of short-time cytoskeletal dynamics and is useful for a wide range of applications.13-15

A description of the methods used to convert an HP DeskJet 500 printer into a bioprinter. The printer is capable of processing living cells, which causes transient pores in the membrane. These pores can be utilized to incorporate small molecules, including fluorescent G-actin, into the printed cells.

Crear transitoria poros de la membrana de células utilizando una impresora de inyección de tinta estándar

Bioprinting has a wide range of applications and significance, including tissue engineering, direct cell application therapies, and biosensor ...

Investigación

Bioingeniería

Creating Adhesive and Soluble Gradients for Imaging Cell Migration with Fluorescence Microscopy

Cells can sense and migrate towards higher concentrations of adhesive cues such as the glycoproteins of the extracellular matrix and soluble cues such as growth factors. Here, we outline a method to create opposing gradients of adhesive and soluble cues in a microfluidic chamber, which is compatible with live cell imaging. A copolymer of poly-L-lysine and polyethylene glycol (PLL-PEG) is employed to passivate glass coverslips and prevent non-specific adsorption of biomolecules and cells. Next, microcontact printing or dip pen lithography are used to create tracks of streptavidin on the passivated surfaces to serve as anchoring points for the biotinylated peptide arginine-glycine-aspartic acid (RGD) as the adhesive cue. A microfluidic device is placed onto the modified surface and used to create the gradient of adhesive cues (100% RGD to 0% RGD) on the streptavidin tracks. Finally, the same microfluidic device is used to create a gradient of a chemoattractant such as fetal bovine serum (FBS), as the soluble cue in the opposite direction of the gradient of adhesive cues.

A method for the assembly of adhesive and soluble gradients in a microscopy chamber for live cell migration studies is described. The engineered environment combines antifouling surfaces and adhesive tracks with solution gradients and therefore allows one to determine the relative importance of guidance cues.

Creación de degradados adhesivas y soluble para la migración celular con imágenes de microscopía de fluorescencia

Cells can sense and migrate towards higher concentrations of adhesive cues such as the glycoproteins of the extracellular matrix and soluble cues such as ...

Cell Patterning on Photolithographically Defined 
Parylene-C: SiO2 Substrates

Cell patterning platforms support broad research goals, such as construction of predefined in vitro neuronal networks and the exploration of certain central aspects of cellular physiology. To easily combine cell patterning with Multi-Electrode Arrays (MEAs) and silicon-based &#8216;lab on a chip&#8217; technologies, a microfabrication-compatible protocol is required. We describe a method that utilizes deposition of the polymer parylene-C on SiO2&#160;wafers. Photolithography enables accurate and reliable patterning of parylene-C at micron-level resolution. Subsequent activation by immersion in fetal bovine serum (or another specific activation solution) results in a substrate in which cultured cells adhere to, or are repulsed by, parylene or SiO2 regions respectively. This technique has allowed patterning of a broad range of cell types (including primary murine hippocampal cells, HEK 293 cell line, human neuron-like teratocarcinoma cell line, primary murine cerebellar granule cells, and primary human glioma-derived stem-like cells). Interestingly, however, the platform is not universal; reflecting the importance of cell-specific adhesion molecules. This cell patterning process is cost effective, reliable, and importantly can be incorporated into standard microfabrication (chip manufacturing) protocols, paving the way for integration of microelectronic technology.

Cell Patterning on Photolithographically Defined 
Parylene-C: SiO2 Substrates

This protocol describes a microfabrication-compatible method for cell patterning on SiO2. A predefined parylene-C design is photolithographically printed on SiO2 wafers. Following incubation with serum (or other activation solution) cells adhere specifically to (and grow according to the conformity of) underlying parylene-C, whilst being repulsed by SiO2 regions.

Patrones celular en fotolitográficamente Definido Parylene-C: SiO<sub&gt; 2</sub&gt; Sustratos

Cell patterning platforms support broad research goals, such as construction of predefined in vitro neuronal networks and the exploration of certain ...

Ordering Single Cells and Single Embryos in 3D Confinement: A New Device for High Content Screening

Biological cells are usually observed on flat (2D) surfaces. This condition is not physiological, and phenotypes and shapes are highly variable. Screening based on cells in such environments have therefore serious limitations: cell organelles show extreme phenotypes, cell morphologies and sizes are heterogeneous and/or specific cell organelles cannot be properly visualized. In addition, cells in vivo are located in a 3D environment; in this situation, cells show different phenotypes mainly because of their interaction with the surrounding extracellular matrix of the tissue. In order to standardize and generate order of single cells in a physiologically-relevant 3D environment for cell-based assays, we report here the microfabrication and applications of a device for in vitro 3D cell culture. This device consists of a 2D array of microcavities (typically 105 cavities/cm2), each filled with single cells or embryos. Cell position, shape, polarity and internal cell organization become then normalized showing a 3D architecture. We used replica molding to pattern an array of microcavities, &#8216;eggcups&#8217;, onto a thin polydimethylsiloxane (PDMS) layer adhered on a coverslip. Cavities were covered with fibronectin to facilitate adhesion. Cells were inserted by centrifugation. Filling percentage was optimized for each system allowing up to 80%. Cells and embryos viability was confirmed. We applied this methodology for the visualization of cellular organelles, such as nucleus and Golgi apparatus, and to study active processes, such as the closure of the cytokinetic ring during cell mitosis. This device allowed the identification of new features, such as periodic accumulations and inhomogeneities of myosin and actin during the cytokinetic ring closure and compacted phenotypes for Golgi and nucleus alignment. We characterized the method for mammalian cells, fission yeast, budding yeast, C. elegans with specific adaptation in each case. Finally, the characteristics of this device make it particularly interesting for drug screening assays and personalized medicine.

We report a device and a new method to study cells and embryos. Single cells are precisely ordered in microcavity arrays. Their 3D confinement is a step towards 3D environments encountered in physiological conditions and allows organelle orientation. By controlling cell shape, this setup minimizes variability reported in standard assays.

Ordenando las células individuales y solo los embriones en 3D Confinamiento: un nuevo dispositivo para la selección de alto contenido

Biological cells are usually observed on flat (2D) surfaces. This condition is not physiological, and phenotypes and shapes are highly variable. Screening ...

Fluorescence Recovery after Merging a Droplet to Measure the Two-dimensional Diffusion of a Phospholipid Monolayer

We introduce a new method to measure the lateral diffusivity of a surfactant monolayer at the fluid-fluid interface, called fluorescence recovery after merging (FRAM). FRAM adopts the same principles as the fluorescence recovery after photobleaching (FRAP) technique, especially for measuring fluorescence recovery after bleaching a specific area, but FRAM uses a drop coalescence instead of photobleaching dye molecules to induce a chemical potential gradient of dye molecules. Our technique has several advantages over FRAP: it only requires a fluorescence microscope rather than a confocal microscope equipped with high power lasers; it is essentially free from the selection of fluorescence dyes; and it has far more freedom to define the measured diffusion area. Furthermore, FRAM potentially provides a route for studying the mixing or inter-diffusion of two different surfactants, when the monolayers at a surface of droplet and at a flat air/water interface are prepared with different species, independently.

We present a new technique to measure the lateral diffusion of a surface active species at the fluid-fluid interface by merging a droplet monolayer onto a flat monolayer.

La recuperación de fluorescencia después de combinar una gotita de medir la difusión de dos dimensiones de un fosfolípido monocapa

We introduce a new method to measure the lateral diffusivity of a surfactant monolayer at the fluid-fluid interface, called fluorescence recovery after ...

Expanding Nanopatterned Substrates Using Stitch Technique for Nanotopographical Modulation of Cell Behavior

Substrate nanotopography has been shown to be a potent modulator of cell phenotype and function. To dissect nanotopography modulation of cell behavior, a large area of nanopatterned substrate is desirable so that enough cells can be cultured on the nanotopography for subsequent biochemical and molecular biology analyses. However, current nanofabrication techniques have limitations to generate highly defined nanopatterns over a large area. Herein, we present a method to expand nanopatterned substrates from a small, highly defined nanopattern to a large area using stitch technique. The method combines multiple techniques, involving soft lithography to replicate poly(dimethylsiloxane) (PDMS) molds from a well-defined mold, stitch technique to assemble multiple PDMS molds to a single large mold, and nanoimprinting to generate a master mold on polystyrene (PS) substrates. With the PS master mold, we produce PDMS working substrates and demonstrate nanotopographical modulation of cell spreading. This method provides a simple, affordable yet versatile avenue to generate well-defined nanopatterns over large areas, and is potentially extended to create micro-/nanoscale devices with hybrid components.

A protocol for producing a large area of nanopatterned substrate from small nanopatterned molds for study of nanotopographical modulation of cell behavior is presented.

La expansión de nanoestructurada Los sustratos usando la técnica de la puntada para Nanotopographical modulación del comportamiento de la célula

Substrate nanotopography has been shown to be a potent modulator of cell phenotype and function. To dissect nanotopography modulation of cell behavior, a ...

Evaluation of Keratinocyte Proliferation on Two- and Three-dimensional Type I Collagen Substrates

Type I collagen, useful as a substrate for cell culture, exists in two forms: the two-dimensional, non-fibrous form and three-dimensional, fibril form. Both forms can be prepared with the same type I collagen. In general, the non-fibrous form promotes cell adhesion and proliferation. The fibril form (gels) provides more physiological conditions in many types of cells; therefore, gel culture is useful for examining physiological behaviors of cells, such as drug efficacy.
Researchers can select the appropriate form according to the purpose of its use. For example, in the case of keratinocytes, on-gel culture has been used as a wound healing model. FEPE1L-8, a keratinocyte cell line cultured on the non-fibrous form of type I collagen, promote cell adhesion. Notably, keratinocyte proliferation is slower on the fibril form than the non-fibrous form. Protocols for the preparation of type I collagen for cell culture are simple and have wide applications depending on the experimental needs.

Here, we present a protocol for the preparation of two different forms of culture substrates utilizing type I collagen. Depending on how collagen is handled, collagen molecules either maintain two-dimensional, non-fibrous form or reassemble into three-dimensional, fibril form. Cell proliferation on type I collagen is drastically affected by fibril formation.

Evaluación de la proliferación del Keratinocyte en dos y tres dimensiones substratos de colágeno de tipo I

Type I collagen, useful as a substrate for cell culture, exists in two forms: the two-dimensional, non-fibrous form and three-dimensional, fibril form. ...

Patterning the Geometry of Human Embryonic Stem Cell Colonies on Compliant Substrates to Control Tissue-Level Mechanics

Human embryonic stem cells demonstrate a unique ability to respond to morphogens in vitro by self-organizing patterns of cell fate specification that correspond to primary germ layer formation during embryogenesis. Thus, these cells represent a powerful tool with which to examine the mechanisms that drive early human development. We have developed a method to culture human embryonic stem cells in confined colonies on compliant substrates that provides control over both the geometry of the colonies and their mechanical environment in order to recapitulate the physical parameters that underlie embryogenesis. The key feature of this method is the ability to generate polyacrylamide hydrogels with defined patterns of extracellular matrix ligand at the surface to promote cell attachment. This is achieved by fabricating stencils with the desired geometric patterns, using these stencils to create patterns of extracellular matrix ligand on glass coverslips, and transferring these patterns to polyacrylamide hydrogels during polymerization. This method is also compatible with traction force microscopy, allowing the user to measure and map the distribution of cell-generated forces within the confined colonies. In combination with standard biochemical assays, these measurements can be used to examine the role mechanical cues play in fate specification and morphogenesis during early human development.

Extracellular matrix ligands can be patterned onto polyacrylamide hydrogels to enable the culture of human embryonic stem cells in confined colonies on compliant substrates. This method can be combined with traction force microscopy and biochemical assays to examine the interplay between tissue geometry, cell-generated forces, and fate specification.

Patrón de la geometría de las colonias de células madre embrionarias humanas en sustratos compatibles para controlar la mecánica de nivel de tejido

Human embryonic stem cells demonstrate a unique ability to respond to morphogens in vitro by self-organizing patterns of cell fate specification that ...

Preparing Protein Producing Synthetic Cells using Cell Free Bacterial Extracts, Liposomes and Emulsion Transfer

The bottom-up assembly approach for construction of synthetic cells is an effective tool for isolating and investigating cellular processes in a cell mimicking environment. Furthermore, the development of cell-free expression systems has demonstrated the ability to reconstitute the protein production, transcription and translation processes (DNA&#8594;RNA&#8594;protein) in a controlled manner, harnessing synthetic biology. Here we describe a protocol for preparing a cell-free expression system, including the production of a potent bacterial lysate and encapsulating this lysate inside cholesterol-rich lipid-based giant unilamellar vesicles (GUVs) (i.e., stable liposomes), to form synthetic cells. The protocol describes the methods for preparing the components of the synthetic cells including the production of active bacterial lysates, followed by a detailed step-by-step preparation of the synthetic cells based on a water-in-oil emulsion transfer method. These facilitate the production of millions of synthetic cells in a simple and affordable manner with a high versatility for producing different types of proteins. The obtained synthetic cells can be used to investigate protein/RNA production and activity in an isolated environment, in directed evolution, and also as a controlled drug delivery platform for on-demand production of therapeutic proteins inside the body.

This protocol describes the method, materials, equipment and steps for bottom-up preparation of RNA and protein producing synthetic cells. The inner aqueous compartment of the synthetic cells contained the S30 bacterial lysate encapsulated within a lipid bilayer (i.e., stable liposomes), using a water-in-oil emulsion transfer method.

Preparación de células sintéticas productoras de proteínas mediante extractos bacterianos libres de células, liposomas y transferencia de emulsión

The bottom-up assembly approach for construction of synthetic cells is an effective tool for isolating and investigating cellular processes in a cell ...

Automated Two-dimensional Spatiotemporal Analysis of Mobile Single-molecule FRET Probes

Single-molecule F&#246;rster resonance energy transfer (smFRET) is a versatile technique reporting on distances in the sub-nanometer to nanometer range. It has been used in a wide range of biophysical and molecular biological experiments, including the measurement of molecular forces, characterization of conformational dynamics of biomolecules, observation of intracellular colocalization of proteins, and determination of receptor-ligand interaction times. In a widefield microscopy configuration, experiments are typically performed using surface-immobilized probes. Here, a method combining single-molecule tracking with alternating excitation (ALEX) smFRET experiments is presented, permitting the acquisition of smFRET time traces of surface-bound, yet mobile probes in plasma membranes or glass-supported lipid bilayers. For the analysis of recorded data, an automated, open-source software collection was developed supporting (i) the localization of fluorescent signals, (ii) single-particle tracking, (iii) determination of FRET-related quantities including correction factors, (iv) stringent verification of smFRET traces, and (v) intuitive presentation of the results. The generated data can conveniently be used as input for further exploration via specialized software, e.g., for the assessment of the diffusional behavior of probes or the investigation of FRET transitions.

This article presents a method for spatiotemporal analysis of mobile, single-molecule F&#246;rster resonance energy transfer (smFRET)-based probes using widefield fluorescence microscopy. The newly developed software toolkit allows the determination of smFRET time traces of moving probes, including the correct FRET efficiency and the molecular positions, as functions of time.

Análisis espaciotemporal bidimensional automatizado de sondas MÓVILES FRET de una sola molécula

Single-molecule F&#246;rster resonance energy transfer (smFRET) is a versatile technique reporting on distances in the sub-nanometer to nanometer range. ...