Name: creating two-dimensional patterned substrates for protein and cell confinement
Uploaded: 2011-09-06T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Creating Two-Dimensional Patterned Substrates for Protein and Cell Confinement at JoVE.com

Vi vill tacka för hela Maurer gruppen vid Washington University, vars samlade kunskap har gjort detta protokoll möjligt. Finansieringen av detta arbete är från National Institute of Mental Health (1R01MH085495).

1. Beredning av Mönstrad Master (Figur 1) <ol><li> Centrera kiselskiva på spinn-bestrykare och skölj rånet med aceton under den inledande steg i två steg spin-program i tabell 1. Den aceton avdunstar under andra steget av spin programmet lämnar en ren och torr wafer. </li><li> Applicera ca 1 ml AZ9245 fotoresist / i (i diameter) till rånet och spin-rock med de villkor som beskrivs i tabell 1. </li><li> Soft-baka fotoresist belagda rånet vid 110 ° C i 2 m med en hög enhetlighet kokplatta. </li><li> Photopatte...

<ol>
	<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>

Ett antal frågor kan uppstå i den litografiska produktion av master som används för PDMS stämpel skapande. Underexponering av motstå-belagda wafer resulterar i disigt och otydligt mönster och överexponering av motstå-belagda wafer resulterar i större eller saknade funktioner. I allmänhet mästare med stora inslag storlekar (&gt; 10 mikrometer) är relativt lätta att mönster och utvecklas, medan mästare med mindre funktioner kan kräva omfattande optimering av photopatterning och utveckling parametrar (utö...

<table border="1"><tbody><tr><th> Reagensets namn </th><th> Företag </th><th> Katalognummer </th><th> Kommentarer (frivilligt) </th></tr><tr><td> Kiselskiva </td><td> Wafer Reclaim Tjänster </td><td></td><td> 2 tum </td></tr><tr><td> Spin bestrykningsenhet / värmeplatta </td><td> Brewer Vetenskap </td><td> Cee 200CB Spin-Bake System </td><td></td></tr><tr><td> AZ9245 fotoresist </td><td> Mays Chemical Company </td><td> 105880034-1160 </td><td></td></tr><tr><td> Direkt skriva fotolitografi systemet </td><td> Microtech srl </td><td> LW325 LaserWriter System </td><td></td></tr><tr><td> Mask Aligner </td><td> HTG </td><td> 3HR </td><td></td></tr><tr><td> AZ 400K Utvecklare </td><td> Mays Chemical Company </td><td> 105880018-1160 </td><td></td></tr><tr><td> Sylgard 182 Silicone Elastomer Kit </td><td> Dow Corning </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 25 mm nr. 1 runda glas täckglas </td><td> VWR </td><td> 16004-310 </td><td></td></tr><tr><td> Plasma oxidationsmedel </td><td> Diener </td><td> Femto </td><td></td></tr><tr><td> Titanium bitar Kamis </td><td> Incorporated </td><td></td><td> 99,95% ren </td></tr><tr><td> Guld pellets </td><td> Kamis Incorporated </td><td></td><td> 99,999% ren </td></tr><tr><td> Elektronstrålebehandlade förångare </td><td> Kurt J. Lesker </td><td> PVD 75 Thin Film deposition System </td><td> med elektronstrålebehandlade tillbehör </td></tr><tr><td> Hexadecanethiol </td><td> Alfa Aesar </td><td> A11362 </td><td></td></tr><tr><td> 1-mercaptoundec-11-yl) Tetra (etylenglykol) </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 674.508 </td><td></td></tr><tr><td> Etanol </td><td> Pharmco-aaper </td><td> 111000200 </td><td> 200 bevis, absolut </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> Utan kalcium och magnesium </td></tr><tr><td> Mus Laminin jag </td><td> VWR </td><td> 95036-762 </td><td></td></tr><tr><td> Humanplasma Fibronectin </td><td> Invitrogen </td><td> 33016-015 </td><td></td></tr><tr><td> AlexaFluor ® 647 karboxylsyra, succinimidyl ester </td><td> Invitrogen </td><td> A-20.006 </td><td></td></tr><tr><td> MitoTracker Röd 580 </td><td> Invitrogen </td><td> M22425 </td><td></td></tr><tr><td> AlexaFluor ® 350 karboxylsyra, succinimidyl ester </td><td> Invitrogen </td><td> A-10.168 </td><td></td></tr><tr><td> Anti-laminin antikropp </td><td> Fisher Scientific </td><td> AB2034MI </td><td></td></tr></tbody></table>

creating two-dimensional patterned substrates for protein and cell confinement

Microcontact utskrift ger snabb, mycket reproducerbar metod för att skapa väldefinierade mönstrade substrat. 1 Medan microcontact utskrift kan användas för att direkt skriva ut ett stort antal molekyler inklusive proteiner, 2 DNA, 3 och silaner, 4 bildandet av själv monterade monolager (SAMS) från långa tioler kedja alkan på guld är ett enkelt sätt att begränsa proteiner och celler till specifika mönster som innehåller lim och resistenta regioner. Denna instängdhet kan användas för att styra cellmorfologin och är användbart för att pröva en mängd olika frågor i protein och cellbiologi. Här beskriver vi en generell metod för att skapa väldefinierade protein mönster för cellulära studier 5 Denna process omfattar tre steg. Produktionen av en mönstrad mästare med fotolitografi, skapandet av ett PDMS stämpeln och microcontact tryckning av en guld- belagda substrat. När mönstrade dessa cellodling substrat kan begränsa proteiner och / eller celler (primär celler eller cellinjer) till mönstret. Användningen av egna sammansatta cellslager kemi möjliggör exakt kontroll över de mönstrade protein / cell självhäftande regioner och icke-självhäftande regioner, vilket inte kan uppnås med direkta protein stämpling. Hexadecanethiol, den långa kedjan alkan tiol används i microcontact tryckningen producerar en hydrofob yta som lätt adsorberar protein från lösningen. Den glykol-terminerad tiol, som används för återfyllning icke-tryckta regioner i substratet, skapar en monolager som är resistent mot protein adsorption och därmed celltillväxt. 6 Dessa tiol monomerer producerar mycket strukturerade monolager att exakt definiera delar av substrat som kan stödja protein adsorption och celltillväxt. Som ett resultat av dessa substrat är användbara för en mängd olika applikationer från studier av intercellulära beteende 7 till skapandet av mikroelektronik. 8 Även andra typer av monolager kemi har använts för studier cellodling, inklusive arbete från vår grupp att använda triklorsilaner att skapa mönster direkt på glas substrat, 9 mönstrade monolager bildas från alkan tioler på guld är okomplicerade att förbereda sig. Dessutom monomerer används för cellslager beredning är kommersiellt tillgängliga, stabila, och inte kräver lagring eller hantering under inert atmosfär. Mönstrad substrat framställda av alkan tioler kan också återvinnas och återanvändas flera gånger, att upprätthålla cell förlossning. 10

Watch this Scientific Journal Video about Creating Two-Dimensional Patterned Substrates for Protein and Cell Confinement at JoVE.com

Creating Two-Dimensional Patterned Substrates for Protein and Cell Confinement

Self-monterade monolager (SAMS) bildas från långa tioler kedja alkan på guld ger väldefinierade substrat för bildning av protein mönster och cell instängdhet. Microcontact utskrift av hexadecanethiol med hjälp av en Polydimetylsiloxan (PDMS) stämpel följt av återfyllning med en glykol-terminerad alkan tiol monomer producerar ett mönster där protein och celler adsorbera endast stämplade hexadecanethiol regionen.

Att skapa två-dimensionell Mönstrad substrat för Protein och Cell inneslutning

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Creating Transient Cell Membrane Pores Using a Standard Inkjet Printer

Skapa Övergående Porer cellmembran med en vanlig bläckstråleskrivare

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

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

Skapa Lim och lösliga övertoningar för Imaging cellmigration med fluorescensmikroskopi

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 on Photolithographically Defined 
Parylene-C: SiO2 Substrates

Cell Mönstring på fotolitografiskt Defined Parylen-C: SiO<sub&gt; 2</sub&gt; Substrat

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

Beställa enskilda celler och Single Embryon i 3D Förlossning: En ny enhet för hög halt Screening

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

Fluorescens Återhämtning efter Sammanfoga en droppe att mäta de tvådimensionella Spridning av en Phospholipid Mono

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

Expanderande Nanopatterned Substrat Använda Stitch Teknik för Nanotopographical Modulering av cellbeteende

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

High-resolution Patterned Biofilm Deposition Using pDawn-Ag43

Högupplösta mönstrad Biofilm nedfall använder Misterrayban1-Ag43

Spatial structure and patterning play an important role in bacterial biofilms. Here we demonstrate an accessible method for culturing E. coli biofilms ...

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

Utvärdering av keratinocyter spridning på två - och tredimensionella typ I kollagen substrat

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

Mönster av geometrin hos humana embryonala stamcells kolonier på överensstämmande substrat för att kontrollera vävnadsnivå mekanik

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

Förbereda proteinproducerande syntetiska celler med cellfria bakterieextrakt, liposomer och emulsion överföring

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