Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

פרוטוקול זה מתאר שיטת דפוס תאים ללא דיו, ללא תוויות, שאינה תלויה במצע ובעלת תפוקה גבוהה המבוססת על אפקט ארכימדס מגנטי.

Abstract

תבניות תאים, המאפשרות שליטה מדויקת במיקום התא, מהוות יתרון ייחודי בחקר התנהגות התא. בפרוטוקול זה מוצגת אסטרטגיית תבנית תאים המבוססת על אפקט ארכימדס מגנטי (Mag-Arch). גישה זו מאפשרת בקרה מדויקת של פיזור התאים ללא שימוש בחומרי דיו או חלקיקי תיוג. על ידי החדרת מגיב פאראמגנטי כדי לשפר את הרגישות המגנטית של מדיום תרבית התא, תאים נדחים על ידי מגנטים ומסדרים את עצמם לתבנית משלימה לערכות המגנטים הממוקמות מתחת למצע המיקרופלואידי.

במאמר זה, נהלים מפורטים עבור דפוסי תאים באמצעות אסטרטגיה מבוססת Mag-Arch מסופקים. מוצעות שיטות לעיצוב סוגי תאים בודדים, כמו גם סוגי תאים מרובים לניסויי תרבית משותפת. בנוסף, ניתנות הוראות מקיפות לייצור התקנים מיקרופלואידים המכילים תעלות לתבניות תאים. השגת תכונה זו באמצעות שיטות מקבילות היא מאתגרת אך ניתן לעשות זאת בצורה פשוטה וחסכונית. שימוש בתבניות תאים מבוססות Mag-Arch מצייד את החוקרים בכלי רב עוצמה למחקר במבחנה .

Introduction

תבניות תאים מתפתחות לטכנולוגיה אינטואיטיבית ורבת עוצמה למחקרי מבחנה 1. על ידי מניפולציה של מיקומי תאים בלוחות תרבית, הוא מספק פתרונות למגוון ניסויים, כולל נדידת תאים2, תרבית משותפת רב-תאית ביומימטית3, הרכבת אורגנואידים4, מחקרים ביו-חומריים5 ועוד. ברוב המקרים, שיטה ללא דיו וללא תוויות מועדפת לעיצוב תאים מכיוון שהיא מציעה קלות תפעול ויכולת קיום גבוהה של תאים לחקירות הבאות.

אפקט מאג-ארץ' הוא תופעה פיזיקלית שבה עצמים דיאמגנטיים בנוזלים פאראמגנטיים נוטים לנוע לעבר אזורים בעלי שדות מגנטיים חלשים6. תאים חיים הם דיאמגנטיים באופן טבעי, בעוד שמדיה של תרבית תאים יכולה להפוך לפאראמגנטית על ידי הוספת אלמנטים פאראמגנטיים מסיסים, כגון gadopentetate dimeglumine (Gd-DTPA), המשמש בדרך כלל בעירוי תוך ורידי בדימות תהודה מגנטית גרעינית כחומר ניגוד7. כתוצאה מכך, תאים צפויים להידחות על ידי התווך הפאראמגנטי הסובב אותם ולנוע לעבר אזורים שבהם השדות המגנטיים חלשים יותר8. שדה מגנטי בתבנית יכול להיווצר בקלות באמצעות קבוצה של מגנטים ניאודימיום. באופן אידיאלי, תבניות תאים מורכבות בניגוד לתבניות המגנט. מבחינה טכנית, שיטה זו מוגדרת כשיטה ללא תוויות מכיוון שהמגיב הנוסף היחיד, Gd-DTPA, נשאר בסביבה החוץ תאית ואינו נקשר לתאים. לפיכך, ניתן להימנע בקלות מהשפעות פוטנציאליות על תרבית תאים עוקבת על ידי החלפת מדיום התרבית. בהשוואה לשיטות אחרות 1,3,9,10, האסטרטגיה המבוססת על Mag-Arch אינה דורשת רכיבי ביו-דיו או יישום של חלקיקים ספציפיים כדי לתייג באופן חיובי את התאים. יתר על כן, הוכח שהוא עובד על מצעים מרובים להידבקות תאים והוא מסוגל לעצב תאים בעלי תפוקה גבוהה4.

מאמר זה מציג פרוטוקול מפורט לתבניות תאים בשיטה המבוססת על Mag-Arch, המכסה כל דבר, החל מייצור התקנים ועד התאמת תבנית התא. בנוסף לדפוסים שהדגמנו, משתמשים יכולים ליצור בקלות תבניות תאים שונות באמצעות מגנטים ופתרון Gd-DTPA. יתר על כן, פרוטוקולים להרכבת דפוסי תרבית משותפת מורכבים ומניפולציה של תאים בשבבים מיקרופלואידים סגורים, מסופקים גם כן.

Protocol

1. הרכבת ערכות המגנטים

  1. הרכיבו את ערכות המגנטים לתבניות פסים.
    1. בחרו מגנטים מלבניים שטוחים, כפי שמתואר באיור 1A. מידות המגנטים המלבניים המשמשים להדגמה זו הן 1.5 מ"מ × 10 מ"מ × 35 מ"מ (עובי × גובה × אורך) (ראה טבלת חומרים). עובי המגנטים קובע את המרווחים בין פסי התא.
    2. חתכו לוחות סיליקון בעובי 2 מ"מ (ראו טבלת חומרים) למלבנים בקוטר 2 מ"מ × 8 מ"מ × 30 מ"מ. ודא כי שני הממדים האחרונים של לוחות סיליקון אלה הם מעט קטנים יותר מאלה של מגנטים מלבניים שהוזכרו לעיל כדי לייעל את ההרכבה. עובי לוחות הסיליקון קובע את רוחב פסי התא.
    3. הרכיבו את המגנטים המלבניים ואת לוחות הסיליקון שכבה אחר שכבה, כפי שמודגם באיור 1A. כל סט מגנטים מורכב מ-4 מגנטים ו-3 לוחות סיליקון. ודא שהקטבים של כל מגנט סמוך מנוגדים, כך שערכות המגנטים יוכלו להתיישר באופן אוטומטי בשל כוח המשיכה הפנימי.
    4. יש לעקר את המגנטים לפני השימוש.
      הערה: מומלץ לשטוף את ערכות המגנט במים טהורים ולאחר מכן לטבול אותן באתנול 75% למשך 10 דקות. הממדים הכוללים של ערכות מגנטים אלה הם 12 מ"מ × 10 מ"מ × 35 מ"מ, שנועדו להתאים ללוחות סטנדרטיים של תרבית תאים 6 בארות.
  2. הרכיבו את ערכות המגנטים עבור תבניות מערך נקודות
    1. בחרו מגנטים גליליים מיניאטוריים, כפי שמוצג באיור 1B. מידות המגנטים הגליליים המשמשים להדגמה זו הן Φ1.5 מ"מ × 10 מ"מ (קוטר × גובה), ממוגנטים בכיוון הצירים.
    2. הרכיבו את המגנטים הגליליים כפי שמצוין באיור 1B. ודאו שכל סט מגנטים מורכב מ-36 מגנטים גליליים המסודרים ברשת של 6 × 6. כמו כן, ודא שהקטבים של כל מגנט סמוך מנוגדים כדי לאפשר לערכות המגנטים להתיישר באופן אוטומטי בשל כוח המשיכה הפנימי.
    3. יש לעקר את המגנטים לפני השימוש, באותו הליך כמו בשלב 1.1.4. הממדים הכוללים של ערכות מגנטים אלה הם 9 מ"מ × 10 מ"מ × 9 מ"מ, שנועדו להתאים ללוחות סטנדרטיים של תרביות תאים בנות 6 בארות.

2. עיצוב תאים על שקופיות זכוכית

  1. הכינו את מכשיר תרבית התא.
    1. השתמשו בלוחות סיליקון בעובי 2 מ"מ ליצירת תבניות סיליקון. השתמש באגרוף כדי ליצור חור מלבני של 1 ס"מ × 1 ס"מ בצלחת. חתכו את לוח הסיליקון סביב החור כדי ליצור תבנית עגולה (קוטר = 25 מ"מ) עם החור במרכז, כפי שמתואר באיור 1C.
    2. נקו היטב את תבניות הסיליקון באמצעות חומר ניקוי אולטראסוני. לעקר את התבניות על ידי שטיפתן במים טהורים למשך 10 דקות, ולאחר מכן להחליף את המים באתנול 75% למשך 10 דקות נוספות. לבסוף, יבש את התבניות בקופסת סטריליזטור ב 65 ° C במשך 60 דקות.
    3. חברו את תבנית הסיליקון המעוקרת למגלשה של תא זכוכית עגול בקוטר 25 מ"מ ולחצו עליה בעדינות כך שהסיליקון יידבק לזכוכית, כפי שמוצג באיור 1C. למתקן תרבית התאים שיתקבל יהיה חלק תחתון מזכוכית וחלל תרבית של 200 מיקרוליטר. מידות המכשיר הן Φ25 מ"מ × 2.15 מ"מ, מה שהופך אותו מתאים ללוחות תרבית תאים סטנדרטיים של 6 בארות.
      הערה: ניתן להחליף את התקן תרבית התאים המתואר לעיל בצלחות פטרי אחרות בעלות דפנות תחתונות דקות יותר מ-0.5 מ"מ, כגון כלים קונפוקליים.
    4. הניחו את ערכות המגנטים על צלחת בעלת 6 בארות. פינצטה לא מגנטית מומלצת לתפעול קל.
      הערה: כל השלבים הבאים צריכים להתבצע בתנאים סטריליים מנקודה זו ואילך עד התצפית על דפוסי התא.
    5. מקמו את מכשיר תרבית התאים על גבי המגנט שנקבע בבאר של צלחת 6 הקידוחים. ודא שהתקן תרבית התאים ממוקם אופקית, ושהחלק התחתון נמצא במגע הדוק עם ערכת המגנטים.
  2. הכינו את מדיום תרבית התאים המכיל Gd-DTPA
    1. הכינו הזרקת Gd-DTPA זמינה מסחרית (ראו טבלת חומרים), בדרך כלל בריכוז של 500 mM. לדלל את ההזרקה על ידי הוספת 30 μL של הזרקת Gd-DTPA ל 470 μL של מדיום תרבית תאים מלאה כדי להשיג ריכוז יעד של 30 mM.
      הערה: בהתאם לתקנות ולזמינות המקומיות, חומרי ניגוד אחרים מבוססי גדוליניום (GBCA) עם ריכוז יעד זהה עשויים להניב תוצאות דומות11.
  3. צור את תבניות התא.
    1. קצור תאים לצורך יצירת תבניות. בהדגמה זו נעשה שימוש בתאי אנדותל של ורידים טבוריים אנושיים (HUVECs, ראו טבלת חומרים) לצורך דפוסים (איור 2). צנטריפוגו את התאים למשך 5 דקות במהירות של 200 x גרם (בטמפרטורת החדר) כדי לאסוף אותם מהמתלה ולהשהות אותם מחדש בתווך המכיל Gd-DTPA. ספור את צפיפות התא.
    2. התאם את צפיפות התאים לכ- ~2 × 105 תאים/מ"ל עם תווך המכיל Gd-DTPA. ערבבו בעדינות את תרחיף התא והוסיפו 200 μL לחלל של כל תבנית תרבית תאים ליצירת משטח נוזלי מלא שוליים.
    3. מעבירים בזהירות את הצלחת לאינקובטור תרבית תאים ודגרים במשך 3-6 שעות עד שהתאים נצמדים היטב למצע. הימנע מטריקת דלת האינקובטור כדי למנוע הפרעה להרכבה של תבניות תאים. עבור תאים עם שיעורי הידבקות ירודים, טיפול לילה עם GBCAs הוא בדרך כלל בטוח12.
    4. דפוס תאים נחשב שלם כאשר תאים נצמדים לתחתית החלל של התקן תרבית התא. החלף את המדיום המכיל Gd-DTPA במדיום תרבית שלם.
    5. הסר את התקן תרבית התאים ממערכת המגנטים. אפשר להתבונן מיד בתבנית התא או להעביר את המכשיר לצלחת תרבית חדשה להמשך טיפוח.

3. דפוס תרבות משותפת על ידי מגנט הצידה: ייצור התבנית הנעה

הערה: ההליך הבא מוצג כדי לנצל את דפוסי התאים מבוססי Mag-Arch ולבחון את האפשרות של יישומים נוספים.

  1. הכן את ההתקן לעיצוב תאי פסים לפי שלבים 1 ו-2. עם זאת, הפחיתו את צפיפות התא ל-1 × 105 תאים/מ"ל והחליפו את לוחות הסיליקון המפרידים בין המגנטים למגנטים דקים יותר, מה שהופך כל תבנית תא פס לדקה יותר.
    הערה: הדבר מספק שטח מספיק להנחת תאים מרובים בתבניות פסים. כהפניה, אנו ממליצים להשתמש בלוחות סיליקון 1 מ"מ במקום 2 מ"מ כדי להפריד בין המגנטים.
  2. תבנית סוג התאים הראשון כפי שמודגם בשלבים 2.2-2.3. שלב זה דורש גם 3-6 שעות עבור חיבור לתא.
    הערה: כדי להבחין בין סוגי תאים שונים במערכת התרבית המשותפת, משתמשים יכולים לתייג תאים בצבעים פלואורסצנטיים כגון DiI, DiD או עוקבי תאים (CMTPX, CMFDA, CMAC וכו') לפני יצירת תבניות. לדוגמה, עבור צביעת DiI ו- DiD, הוסף 1 μL של תמיסת המלאי (10 mM) (ראה טבלת חומרים) לכל 1 מ"ל של מדיום ללא FBS וערבב היטב כדי לקבל פתרון עובד. החלף את מדיום התרבית בפתרון העבודה לכיסוי תאים דבקים. לאחר הדגירה במשך 30 דקות ושטיפה עם PBS שלוש פעמים, להמשיך עם קצירת תאים.
  3. לאחר עיצוב סוג התאים הראשון, הזיזו את מכשיר תרבית התאים 1 מ"מ מהמגנטים למטה ימינה, כפי שמודגם באיור 3Aii.
  4. שטפו בעדינות את מגלשות הזכוכית עם 200 μL של PBS פעמיים. הימנע מלתת לשקופיות להתייבש.
  5. עצב את סוג התאים השני באותו אופן כפי שמודגם בשלבים 2.2-2.3.
  6. הזיזו את מכשיר תרבית התאים 1 מ"מ מהמגנטים למטה ימינה, כפי שמודגם באיור 3Aiii, ושטפו שוב את שקופיות הזכוכית עם 200 מיקרוליטר PBS. עצב את סוג התאים השלישי באותו אופן כפי שמודגם בשלבים 2.2-2.3.
  7. לאחר עיצוב כל סוגי התאים, שטפו בעדינות את שקופיות הזכוכית עם 200 μL של PBS פעמיים והוחלפו במדיום תרבית תאים שלם.
  8. הסר את התקן תרבית התאים ממערכת המגנטים. לאחר מכן ניתן להתבונן בתבנית התא או להעביר את המכשיר לצלחת תרבית חדשה להמשך טיפוח.

4. דפוס תרבות משותפת על ידי התאמת הריכוז של Gd-DTPA

הערה: GBCAs אינם משפיעים באופן משמעותי על הידבקות תאים או על גדילה לאחר מכן בריכוזי עבודה (≤75 מילימול). בנוסף, דפוסי התא מושפעים מריכוז Gd-DTPA: ריכוזים גבוהים יותר גורמים לתבניות תאים קטנות / דקות יותר. לכן, ניתן ליצור מערכות תרבות משותפת פשוט על ידי התאמת הריכוז של Gd-DTPA. דוגמה זו מדגימה תבניות של מערכים מעגליים קונצנטריים.

  1. עצב את סוג התאים הראשון כפי שמודגם בשלבים 2.2-2.3 באמצעות מגנטים גליליים זעירים משלב 1.2. תייג את התאים בצבעים פלואורסצנטיים כגון DiI, DiD או עוקבי תאים (ראה שלב 3) לפני קצירתם כדי להבחין בין סוגי תאים שונים במערכת התרבית המשותפת.
    הערה: יש צורך בריכוז גבוה יותר של Gd-DTPA (50 מ"מ במקום 30 מ"מ) ובצפיפות תאים נמוכה יותר, בערך 1 × 105 תאים/מ"ל.
  2. לאחר עיצוב מערך התאים הראשון, שטפו בעדינות את שקופיות הזכוכית עם 200 μL של PBS פעמיים. הימנעו מלאפשר למגלשות להתייבש.
  3. עצב את סוג התאים השני לאחר אותו הליך כמו קודם. שמרו על מגלשות הזכוכית יחסית ללא תנועה על המגנטים כדי למנוע נקע. מומלץ לחבר פלטת סיליקון עם שקע המתאים למערכות המגנטים אל מתחת לפני השטח של מגלשת הזכוכית.
    הערה: כאן, יהיה צורך בריכוז נמוך יותר של Gd-DTPA (20 מילימטר במקום 30 מילימטר) כך שתבניות התא השני צפויות להיות גדולות יותר מהראשון, כפי שמודגם באיור 3B.
  4. לאחר עיצוב כל סוגי התאים, שטפו בעדינות את שקופיות הזכוכית עם 200 μL של PBS פעמיים והחליפו את המדיום במדיום תרבית תאים שלם.
  5. הסר את התקן תרבית התאים ממערכת המגנטים. לאחר מכן ניתן להתבונן בתבנית התא או להעביר את המכשיר לצלחת תרבית חדשה להמשך טיפוח.

5. תבנית תאים בשבב מיקרופלואידי

הערה: השיטה המבוססת על Mag-Arch הוכחה כפועלת בתאים צרים סגורים במחקר הקודם שלנו8. הנה דוגמה לתבניות של מערכי נקודות בתעלה מיקרופלואידית.

  1. ייצור שבב microfluid
    1. התאמה אישית של תבניות 40 מ"מ × 75 מ"מ × 20 מ"מ פוליטטרה-פלואוראתילן (PTFE) (ראו טבלת חומרים) המכילות חלל מלבני של 24 מ"מ ×-50 מ"מ ×-8 מ"מ, כפי שמודגם באיור 4A.
    2. משטחים פלטת סיליקון בעובי 0.5 מ"מ. חתכו את לוחות הסיליקון בהתאם לצורת תעלת הנוזל, בעלת חלל מלבני של 15 מ"מ × 20 מ"מ ×-0.5 מ"מ עם אזורי חיץ משולשים הן בצד הכניסה והן בצד היציאה, כפי שמודגם באיור 4A,B.
    3. התאם אישית לוחות זכוכית מלבניים בגודל 40 מ"מ × 75 מ"מ. נקו את לוחות הזכוכית עם פלסמת אוויר למשך 30 שניות.
    4. מיד לאחר ניקוי פלזמה אוויר, לכסות את לוחות הזכוכית עם 0.5 מ"ל של חיץ נגד הידבקות זמין מסחרית (ראה טבלה של חומרים) ולאפשר להם להתייבש באוויר. שטפו את צלחות הזכוכית פעם אחת באתנול ותנו להן להתייבש באוויר.
    5. חברו לוחית סיליקון שהוכנה בשלב 5.1.2 היטב למרכז צלחת זכוכית, כפי שמודגם באיור 4A.
    6. הכינו פרה-פולימר פולידימתילסילוקסאן (PDMS) בהתאם להוראות היצרן (ראו טבלת חומרים). עבור כל שבב PDMS, לשקול 10 גרם של מרכיב הבסיס ו 1 גרם של סוכן מיצוק לתוך צינור צנטריפוגה 50 מ"ל.
    7. מערבבים היטב את החומרים עם מוט ערבוב זכוכית עד שבועות קטנות מפוזרות באופן אחיד בקולואיד. הערבוב אורך 5-10 דקות, תלוי בנפח הקולואיד. צנטריפוגה את פרה-פולימר קולואיד למשך דקה אחת ב 500 x גרם (בטמפרטורת החדר) כדי לחסל בועות.
    8. לאט לשפוך ~ 10 מ"ל של prepolymer לתוך החלל כדי למלא את תבנית PTFE.
    9. הניחו בזהירות את התבנית במאגר ואקום ושמרו אותה אופקית כדי למנוע מהפרה-פולימר לזרום משם.
    10. הסירו שאריות בועות אוויר מהפרה-פולימר בעזרת משאבת ואקום. שאיבת האבק אורכת 120-180 דקות.
    11. במידת הצורך, יוצקים עוד פרה-פולימר כדי למלא עוד יותר את חלל התבנית. שאבו אבק למשך 60 דקות נוספות.
    12. כסו בזהירות את תבנית ה-PTFE עם צלחת הזכוכית, כאשר צד הסיליקה פונה לחלל, כפי שמודגם באיור 4Bi.
    13. ודא שכל הבועות מסולקות. מעבירים את התבנית לתנור ייבוש בטמפרטורה של 60°C כדי שהקדם-פולימר יתמצק למשך הלילה.
    14. מוציאים את התבנית מהתנור. לאחר הקירור, יש להסיר בזהירות את כיסוי ה-PDMS המוצק. צור פתח כניסה ושקע עם מנקב מחטים Φ1 מ"מ.
    15. שטפו את כיסוי ה-PDMS והחליקו את כיסוי ה-PDMS בקוטר 24 מ"מ ×-50 מ"מ בהתאם לשלב 2.1.2.
      הערה: בצע את השלבים הבאים בתנאים סטריליים.
    16. חבר כיסוי PDMS ושקופית כיסוי כדי ליצור שבב מיקרו-נוזל המכיל תעלת זרימה בגובה של כ~500 מיקרומטר. הצד התחתון צריך להיות מורכב משקופית כיסוי זכוכית ~ 0.15 מ"מ כדי לאפשר תבניות תאים עם אסטרטגיה מבוססת Mag-Arch.
  2. הרכיבו מתאמים סטריליים הזמינים מסחרית הן בכניסה והן ביציאה של שבב המיקרו-נוזל8.
  3. הכינו חיץ ציפוי ג'לטין 2% (w/v, מומס ב-PBS). לעקר את המאגר על ידי autoclaving.
  4. הזריקו את חיץ ציפוי הג'לטין לתוך השבב דרך מתאם הכניסה באמצעות מזרק 1 מ"ל. אם נוצרות בועות, שטפו אותן החוצה עם חיץ ציפוי נוסף.
  5. הכניסו את השבב לצלחת תרבית תאים בקוטר 10 ס"מ. הוסיפו 1 מ"ל PBS סביב תחתית הצלחת כדי למנוע ייבוש. מעבירים את המנה לאינקובטור תרביות תאים. הציפוי אורך 30 דקות.
  6. שטפו את חיץ הציפוי עם 2 מ"ל של תווך המכיל Gd (30 mM) דרך המפרצון.
  7. הזריקו בעדינות 1 מ"ל של תרחיף תאים המכיל 30 mM Gd-DTPA עם מזרק 1 מ"ל.
  8. תאי תבנית כפי שמודגם בשלבים 2.2-2.3 באמצעות מגנטים גליליים זעירים משלב 1.2.
    הערה: עם זאת, מומלץ לחבר פלטת סיליקון עם שקע שמתאים לערכות המגנטים אל מתחת לפני השטח של מגלשת הזכוכית, כפי שמוצג באיור 4Ci.
  9. לאחר התבנית, רענן בעדינות את המדיום המכיל Gd-DTPA עם 1 מ"ל של מדיום מלא על ידי שטיפה עם מזרק 1 מ"ל.
    הערה: התהליך של תבניות תאים במיקרופלואידיקה, משלבים 5.7-5.9, אורך כ-180 דקות, בדומה לתבניות תאים בשקופיות זכוכית סטנדרטיות.
  10. כמת את הדפוסים תחת מיקרוסקופ. במידת הצורך, חבר את שבב המיקרו-נוזל למכשיר תרבית במחזור הדם להמשך הטיפוח.
    הערה: מניסיוננו, תאים מסוגלים לגדול במשך 72 שעות לפחות כאשר הם נתמכים על ידי מכשיר פשוט מבוסס מיקרו-משאבה, המספק למיקרופלואידיקה זרימה רציפה של מדיום תרבית טרי באינקובטורתא 8.

תוצאות

מגנטים מלבניים (1.5 מ"מ × 10 מ"מ × 35 מ"מ) וגליליים (Φ1.5 מ' × 10 מ"מ) נבחרו ליצירת תבניות תאים כהדגמה. למשתמשים יש את הגמישות לשנות את הגודל והצורה של מגנטים או להרכיב אותם באופן שונה כדי ליצור תבניות תאים מגוונות. באיור 1A,B הורכבו המגנטים, כאשר הקטבים המגנטיים מתוארים בכחול (...

Discussion

תבנית התאים מבוססת Mag-Arch מספקת פתרון ידידותי למשתמש עבור רוב המעבדות הביו-רפואיות. שיטה זו מתקדמת במקביל לתווים ללא דיו, ללא תוויות, ללא תלות במצע ויכולת תבניות 8,13 בתפוקה גבוהה. עבור תבנית תאים מסוג מונו, היא מעצבת תאים באופן של צעד אחד. ההליך מסתיים בפשטות במ...

Disclosures

למחברים אין אינטרסים כלכליים מתחרים.

Acknowledgements

מחקר זה נתמך כספית על ידי תוכנית המו"פ הלאומית של סין (2021YFA1101100), הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (32000971), קרנות המחקר הבסיסיות לאוניברסיטאות המרכזיות (מס '2021FZZX001-42), וקרן המדע של ליל כוכבים של אוניברסיטת ג'ג'יאנג מכון שנגחאי ללימודים מתקדמים (מענק מס '. SN-ZJU-SIAS-004).

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
A2780 ovarian cancer cellsProcellCL-0013
Cell culture medium (DMEM, high glucose)Gibco11995040
Cover slidesCitotest Scientific80340-3610For fabricating microfluidics. Dimension: 24 mm × 50 mm
DiDMedChemExpress (MCE) HY-D1028For labeling cells with red fluorescence (Ex: 640 nm)
DiIMedChemExpress (MCE) HY-D0083 For labeling cells with orange fluorescence (Ex: 550 nm)
Fetal Bovine Serum (FBS)BiochannelBC-SE-FBS07
Gadopentetate dimeglumine (Gd-DTPA)Beijing Beilu Pharmaceutical H10860002
GelatinSigma AldrichV900863
Glass cell slidesCitotest Scientific80346-2510Diameter: 25 mm; thickness: 0.19-0.22 mm
Glass platesPURESHI hardware storeFor fabricating microfluidics. Dimension: 40 mm × 75 mm
Human Umbilical Vein Endothelial Cells (HUVECs)ServicebioSTCC12103G-1
Neodymium-iron-boron magnets (N52)Lalaci
Non-toxic glass plate coating (Gel Slick Solution)Lonza1049286For convenience of demolding when fabricating microfluidics
Phosphate Buffered Saline (PBS)ServicebioG4200
Plasma cleanerSANHOPTTPT-2S
Polydimethylsiloxane (PDMS) kitDOWSILSYLGARD 184 Silicone Elastomer KitFor fabricating microfluidics
Polytetrafluoroethylene (PFTE) moldPURESHI hardware storeCustomized online, for fabricating microfluidics
Silicon platePURESHI hardware store
Smooth Muscle Cells (SMC)ProcellCL-0517
Ultrasonic cleanerSapeenCSA-02

References

  1. Christian, J., et al. Control of cell adhesion using hydrogel patterning techniques for applications in traction force microscopy. J Vis Exp. 179, e63121 (2022).
  2. Abbas, Y., Turco, M. Y., Burton, G. J., Moffett, A. Investigation of human trophoblast invasion in vitro. Hum Reprod Update. 26 (4), 501-513 (2020).
  3. Park, M., et al. Modulation of heterotypic and homotypic cell-cell interactions via zwitterionic lipid masks. Adv Healthc Mater. 6 (15), 1700063 (2017).
  4. Ren, T., Chen, P., Gu, L., Ogut, M. G., Demirci, U. Soft ring-shaped cellu-robots with simultaneous locomotion in batches. Adv Mater. 32 (8), e1905713 (2020).
  5. Ren, T., Steiger, W., Chen, P., Ovsianikov, A., Demirci, U. Enhancing cell packing in buckyballs by acoustofluidic activation. Biofabrication. 12 (2), 025033 (2020).
  6. Ge, S., et al. Magnetic levitation in chemistry, materials science, and biochemistry. Angew Chem Int Ed Engl. 59 (41), 17810-17855 (2020).
  7. Puluca, N., et al. Levitating cells to sort the fit and the fat. Adv Biosyst. 4 (6), e1900300 (2020).
  8. Ren, T., et al. Programing cell assembly via ink-free, label-free magneto-archimedes based strategy. ACS Nano. 17 (13), 12072-12086 (2023).
  9. Li, Y. C., et al. Programmable laser-assisted surface microfabrication on a poly(vinyl alcohol)-coated glass chip with self-changing cell adhesivity for heterotypic cell patterning. ACS Appl Mater Interfaces. 7 (40), 22322-22332 (2015).
  10. Chliara, M. A., Elezoglou, S., Zergioti, I. Bioprinting on organ-on-chip: Development and applications. Biosensors (Basel). 12 (12), 1135 (2022).
  11. Moncal, K. K., Yaman, S., Durmus, N. G. Levitational 3D bioassembly and density-based spatial coding of levitoids. Adv Funct Mater. 32 (50), 2204092 (2022).
  12. Parfenov, V. A., et al. Magnetic levitational bioassembly of 3D tissue construct in space. Sci Adv. 6 (29), eaba4174 (2020).
  13. Dell, A. C., Wagner, G., Own, J., Geibel, J. P. 3D bioprinting using hydrogels: Cell inks and tissue engineering applications. Pharmaceutics. 14 (12), 2596 (2022).
  14. Ino, K., Ito, A., Honda, H. Cell patterning using magnetite nanoparticles and magnetic force. Biotechnol Bioeng. 97 (5), 1309-1317 (2007).
  15. Okochi, M., Matsumura, T., Honda, H. Magnetic force-based cell patterning for evaluation of the effect of stromal fibroblasts on invasive capacity in 3d cultures. Biosens Bioelectron. 42, 300-307 (2013).
  16. Mishriki, S., et al. Rapid magnetic 3D printing of cellular structures with mcf-7 cell inks. Research (Wash D C). 2019, 9854593 (2019).
  17. Ozturk-Oncel, M. O., Leal-Martinez, B. H., Monteiro, R. F., Gomes, M. E., Domingues, R. M. A. A dive into the bath: Embedded 3D bioprinting of freeform in vitro models. Biomater Sci. 11, 5462-5473 (2023).
  18. Sahni, G., Yuan, J., Toh, Y. C. Stencil micropatterning of human pluripotent stem cells for probing spatial organization of differentiation fates. J Vis Exp. 112, e54097 (2016).
  19. Joddar, B., et al. Engineering approaches for cardiac organoid formation and their characterization. Transl Res. 250, 46-67 (2022).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

204

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved