Name: نمط الخلية باستخدام استراتيجية أرخميدس المغناطيسية (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-02-02T14:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 9 s
Description: تعلم نمط الخلايا باستخدام استراتيجية أرخميدس المغناطيسية لأبحاث علم الأحياء الخلوي. تتيح هذه الطريقة عالية الإنتاجية وغير المكلفة دراسة هجرة الخلايا وتجميع العضيات دون الحاجة إلى أحبار أو ملصقات.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

يتم دعم هذه الدراسة ماليا من قبل البرنامج الوطني للبحث والتطوير الرئيسي في الصين (2021YFA1101100) ، والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (32000971) ، وصناديق البحوث الأساسية للجامعات المركزية (رقم 2021FZZX001-42) ، وصندوق العلوم الليلي المرصع بالنجوم التابع لمعهد شنغهاي للدراسات المتقدمة بجامعة تشجيانغ (رقم المنحة. SN-ZJU-SIAS-004).

طريقة جديدة لنقش الخلايا المغناطيسية أرخميدس خالية من الحبر وخالية من الملصقات

<ol><li>Christian, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Control+of+cell+adhesion+using+hydrogel+patterning+techniques+for+applications+in+traction+force+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Control of cell adhesion using hydrogel patterning techniques for applications in traction force microscopy.</a> J Vis Exp. 179, e63121(2022).</li>
<li>Abbas, Y., Turco, M. Y., Burton, G. J., Moffett, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigation+of+human+trophoblast+invasion+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Hum+Reprod+Update%22%5BJournal%5D)">Investigation of human trophoblast invasion in vitro.</a> Hum Reprod Update. 26 (4), 501-513 (2020).</li>
<li>Park, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulation+of+heterotypic+and+homotypic+cell-cell+interactions+via+zwitterionic+lipid+masks%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Healthc+Mater%22%5BJournal%5D)">Modulation of heterotypic and homotypic cell-cell interactions via zwitterionic lipid masks.</a> Adv Healthc Mater. 6 (15), 1700063(2017).</li>
<li>Ren, T., Chen, P., Gu, L., Ogut, M. G., Demirci, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft+ring-shaped+cellu-robots+with+simultaneous+locomotion+in+batches%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Mater%22%5BJournal%5D)">Soft ring-shaped cellu-robots with simultaneous locomotion in batches.</a> Adv Mater. 32 (8), e1905713(2020).</li>
<li>Ren, T., Steiger, W., Chen, P., Ovsianikov, A., Demirci, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhancing+cell+packing+in+buckyballs+by+acoustofluidic+activation%5BTitle%5D)+AND+%22Biofabrication%22%5BJournal%5D)">Enhancing cell packing in buckyballs by acoustofluidic activation.</a> Biofabrication. 12 (2), 025033(2020).</li>
<li>Ge, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+levitation+in+chemistry%2C+materials+science%2C+and+biochemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Angew+Chem+Int+Ed+Engl%22%5BJournal%5D)">Magnetic levitation in chemistry, materials science, and biochemistry.</a> Angew Chem Int Ed Engl. 59 (41), 17810-17855 (2020).</li>
<li>Puluca, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Levitating+cells+to+sort+the+fit+and+the+fat%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Biosyst%22%5BJournal%5D)">Levitating cells to sort the fit and the fat.</a> Adv Biosyst. 4 (6), e1900300(2020).</li>
<li>Ren, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Programing+cell+assembly+via+ink-free%2C+label-free+magneto-archimedes+based+strategy%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Programing cell assembly via ink-free, label-free magneto-archimedes based strategy.</a> ACS Nano. 17 (13), 12072-12086 (2023).</li>
<li>Li, Y. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Programmable+laser-assisted+surface+microfabrication+on+a+poly%28vinyl+alcohol%29-coated+glass+chip+with+self-changing+cell+adhesivity+for+heterotypic+cell+patterning%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl+Mater+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Programmable laser-assisted surface microfabrication on a poly(vinyl alcohol)-coated glass chip with self-changing cell adhesivity for heterotypic cell patterning.</a> ACS Appl Mater Interfaces. 7 (40), 22322-22332 (2015).</li>
<li>Chliara, M. A., Elezoglou, S., Zergioti, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioprinting+on+organ-on-chip%3A+Development+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biosensors+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Bioprinting on organ-on-chip: Development and applications.</a> Biosensors (Basel). 12 (12), 1135(2022).</li>
<li>Moncal, K. K., Yaman, S., Durmus, N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Levitational+3D+bioassembly+and+density-based+spatial+coding+of+levitoids%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Funct+Mater%22%5BJournal%5D)">Levitational 3D bioassembly and density-based spatial coding of levitoids.</a> Adv Funct Mater. 32 (50), 2204092(2022).</li>
<li>Parfenov, V. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+levitational+bioassembly+of+3D+tissue+construct+in+space%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Adv%22%5BJournal%5D)">Magnetic levitational bioassembly of 3D tissue construct in space.</a> Sci Adv. 6 (29), eaba4174(2020).</li>
<li>Dell, A. C., Wagner, G., Own, J., Geibel, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+bioprinting+using+hydrogels%3A+Cell+inks+and+tissue+engineering+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmaceutics%22%5BJournal%5D)">3D bioprinting using hydrogels: Cell inks and tissue engineering applications.</a> Pharmaceutics. 14 (12), 2596(2022).</li>
<li>Ino, K., Ito, A., Honda, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+patterning+using+magnetite+nanoparticles+and+magnetic+force%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol+Bioeng%22%5BJournal%5D)">Cell patterning using magnetite nanoparticles and magnetic force.</a> Biotechnol Bioeng. 97 (5), 1309-1317 (2007).</li>
<li>Okochi, M., Matsumura, T., Honda, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+force-based+cell+patterning+for+evaluation+of+the+effect+of+stromal+fibroblasts+on+invasive+capacity+in+3d+cultures%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Magnetic force-based cell patterning for evaluation of the effect of stromal fibroblasts on invasive capacity in 3d cultures.</a> Biosens Bioelectron. 42, 300-307 (2013).</li>
<li>Mishriki, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+magnetic+3D+printing+of+cellular+structures+with+mcf-7+cell+inks%5BTitle%5D)+AND+%22Research+%28Wash+D+C%29%22%5BJournal%5D)">Rapid magnetic 3D printing of cellular structures with mcf-7 cell inks.</a> Research (Wash D C). 2019, 9854593(2019).</li>
<li>Ozturk-Oncel, M. O., Leal-Martinez, B. H., Monteiro, R. F., Gomes, M. E., Domingues, R. M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+dive+into+the+bath%3A+Embedded+3D+bioprinting+of+freeform+in+vitro+models%5BTitle%5D)+AND+%22Biomater+Sci%22%5BJournal%5D)">A dive into the bath: Embedded 3D bioprinting of freeform in vitro models.</a> Biomater Sci. 11, 5462-5473 (2023).</li>
<li>Sahni, G., Yuan, J., Toh, Y. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stencil+micropatterning+of+human+pluripotent+stem+cells+for+probing+spatial+organization+of+differentiation+fates%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Stencil micropatterning of human pluripotent stem cells for probing spatial organization of differentiation fates.</a> J Vis Exp. 112, e54097(2016).</li>
<li>Joddar, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+approaches+for+cardiac+organoid+formation+and+their+characterization%5BTitle%5D)+AND+%22Transl+Res%22%5BJournal%5D)">Engineering approaches for cardiac organoid formation and their characterization.</a> Transl Res. 250, 46-67 (2022).</li>
</ol>

وليس للمؤلفين مصالح مالية متنافسة.

يوفر نمط الخلايا القائم على Mag-Arch حلا سهل الاستخدام لمعظم المختبرات الطبية الحيوية. تتقدم هذه الطريقة بالتوازي مع أحرف خالية من الحبر ، وخالية من الملصقات ، ومستقلة عن الركيزة ، والقدرة على الزخرفة عالية الإنتاجية 8,13. بالنسبة لنقش الخلايا من النوع الأحادي ، فإنه يصمم الخلايا بطريقة خطوة واحدة. ينتهي الإجراء ببساطة عن طريق تحديث وسائط الثقافة.
استخدمت الدراسات السابقة الجسيمات المغناطيسية لتسمية الخلايا وجذبها بالمغناطيس لتشكيل أنماط دقيقة14,15. ومع ذلك ، أثار وجود جزيئات مغناطيسية على الخلايا مخاوف بشأن الآثار المحتملة على سلوكيات الخلية. تتخذ أنماط الخلايا القائمة على Mag-Arch استراتيجية معاكسة عن طريق تحويل السوائل خارج الخلية إلى بارامغناطيسية ، بدلا من الخلايا. هذه الاستراتيجية تجعل من الأسهل بكثير إزالة الكواشف المغناطيسية الإضافية عن طريق تحديث وسط الاستزراع. ولدت الدراسات مجالات خلوية ومصفوفات نقطية مع نمط الخلايا القائم على Mag-Arch11,16. بالمقارنة مع الدراسات القائمة على Mag-Arch الحالية ، يمكن للطرق التي يقدمها هذا البروتوكول تخصيص شكل الأنماط بحرية. علاوة على ذلك ، يقدم البروتوكول استراتيجيات لتصنيع أنظمة الثقافة المشتركة. كما ثبت أنه يعمل داخل غرف زراعة الخلايا الضيقة المغلقة ، كما اختبرنا في الموائع الدقيقة.
بدلا من الطرق المتوازية ، التي تتطلب معدات طباعة حيوية احترافية17 ، أو قوالب مخصصة18 ، أو تعديل سطحمعقد 19 ، تتطلب الطريقة المستندة إلى Mag-Arch ضرورتين فقط: المغناطيس و GBCAs. يحدد سطح نمط المغناطيس نمط الخلية بشكل عكسي. تم عرض عدة أنماط من الخطوط والمصفوفات النقطية الأساسية. يمكن للمستخدمين إنشاء أنماط بحرية بأشكال مختلفة من مجموعات المغناطيس ، والتي تتوفر تجاريا بكثرة. لتحقيق نتيجة مثالية ، يوصى باعتماد مغناطيس يوفر قوة مغناطيسية كافية. في ممارستنا ، اعتمدنا مغناطيس النيوديميوم والحديد والبورون N52 ، الذي كان رياحته أكثر من 1430 mT وكانت المغناطيسية السطحية أكثر من 100 mT على القطبين. بالنسبة ل GBCAs ، تم اعتماد Gd-DTPA لأنه مستقر في الظروف الفسيولوجية ومتاح بثمن بخس في معظم البلدان والمناطق. ويمكن اعتماد GBCAs أخرى بدلا من ذلك. يمكن أن تكون GBCAs غير الأيونية الحلقية الكبيرة ، مثل gadobutrol و gadoteridol ، خيارا أفضل لانخفاض السمية الخلوية عند تصميم الخلايا الضعيفة للعلاج طويل الأمد11,12.
يكمن الحد من أنماط الخلايا القائمة على Mag-Arch بشكل أساسي في منطقة عمل المجال المغناطيسي الناتج عن المغناطيس. باتباع صيغة التربيع العكسي ، ينخفض المجال المغناطيسي بشكل حاد مع المسافة8. نتيجة لذلك ، فشلت طريقة Mag-Arch في تجميع أنماط الخلايا المثالية على أطباق أو ألواح زراعة خلايا البوليسترين العامة ، والتي تكون قيعانها أكثر سمكا من 1 مم. وبالتالي ، يجب أن يعمل البروتوكول على أسطح زراعة الخلايا الرقيقة ، مثل الشرائح الزجاجية أو أطباق زراعة الخلايا متحدة البؤر. عند النقش داخل الموائع الدقيقة ، من الضروري أيضا أن تكون الشرائح السفلية من الموائع الدقيقة أرق من 0.5 مم. لإنشاء أنظمة الاستزراع المشترك ، قد تستغرق الطريقة وقتا طويلا ، لأن كل نوع خلية إضافي يزيد من الوقت بمقدار 3-6 ساعات لربط الخلية.
بشكل عام ، يوفر هذا البروتوكول طريقة مبسطة لأنماط الخلايا ، والتي يمكن تكرارها في معظم المختبرات دون أي معدات خاصة. يمكن للمستخدمين اعتماده كأداة قوية لدراسة سلوكيات الخلية ، أو محاكاة البيئات الدقيقة متعددة الخلايا ، أو اختبار تقارب الخلية للمواد الحيوية8.

يتطور نمط الخلية إلى تقنية بديهية وقوية للدراسات في المختبر 1. من خلال معالجة مواقع الخلايا في لوحات الاستزراع ، فإنه يوفر حلولا لمجموعة متنوعة من التجارب ، بما في ذلك هجرة الخلايا2 ، والزراعة المشتركة متعددة الخلاياللمحاكاة الحيوية 3 ، والتجميع العضوي4 ، ودراسات المواد الحيوية5 ، والمزيد. في معظم الحالات ، يفضل استخدام طريقة خالية من الحبر وخالية من الملصقات لنقش الخلية لأنها توفر سهولة التشغيل وقابلية عالية للخلية للتحقيقات اللاحقة.
تأثير Mag-Arch هو ظاهرة فيزيائية حيث تميل الأجسام المغناطيسية في السوائل البارامغناطيسية إلى التحرك نحو المناطق ذات المجالات المغناطيسيةالضعيفة 6. الخلايا الحية مغناطيسية بشكل طبيعي ، في حين يمكن جعل وسائط زراعة الخلايا بارامغناطيسية عن طريق إضافة عناصر بارامغناطيسية قابلة للذوبان ، مثل جادوبنتيتات ديميجلومين (Gd-DTPA) ، التي يشيع استخدامها عن طريق الوريد في التصوير بالرنين المغناطيسي النووي كعامل تباين7. وبالتالي ، من المتوقع أن يتم صد الخلايا بواسطة الوسط المغنطيسي المحيط وتتحرك نحو المناطق التي تكون فيها المجالات المغناطيسية أضعف8. يمكن توليد مجال مغناطيسي منقوش بسهولة باستخدام مجموعة من مغناطيسات النيوديميوم. من الناحية المثالية ، يتم تجميع أنماط الخلايا في معارضة أنماط المغناطيس. من الناحية الفنية ، يتم تعريف هذا على أنه طريقة خالية من الملصقات لأن الكاشف الإضافي الوحيد ، Gd-DTPA ، يبقى في البيئة خارج الخلية ولا يرتبط بالخلايا. وبالتالي ، يمكن بسهولة تجنب التأثيرات المحتملة على زراعة الخلايا اللاحقة عن طريق استبدال وسط الثقافة. بالمقارنة مع الطرق الأخرى1،3،9،10 ، لا تتطلب الإستراتيجية القائمة على Mag-Arch مكونات الحبر الحيوي أو تطبيق جزيئات معينة لتسمية الخلايا بشكل إيجابي. علاوة على ذلك ، فقد ثبت أنه يعمل على ركائز متعددة لالتصاق الخلايا وهو قادر على نقش الخلايا عالية الإنتاجية4.
تقدم هذه المقالة بروتوكولا مفصلا لنمط الخلية باستخدام الطريقة المستندة إلى Mag-Arch ، والتي تغطي كل شيء من تصنيع الجهاز إلى ضبط نمط الخلية. بالإضافة إلى الأنماط التي أظهرناها ، يمكن للمستخدمين بسهولة إنشاء أنماط خلايا مختلفة باستخدام المغناطيس وحل Gd-DTPA. علاوة على ذلك ، يتم أيضا توفير بروتوكولات لتجميع أنماط الاستزراع المشترك المعقدة ومعالجة الخلايا في رقائق الموائع الدقيقة المغلقة.

<table><tbody><tr><td>A2780 خلايا سرطان المبيض</td><td>Procell</td><td>CL-0013</td><td></td></tr><tr><td>وسط زراعة الخلايا (DMEM ، ارتفاع الجلوكوز)</td><td>شرائح غطاء 11995040</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Gibco Citotest Scientific</td><td>80340-3610</td><td>لتصنيع الموائع الدقيقة. البعد: 24 مم وأمر. 50 مم</td></tr><tr><td>DiD</td><td>MedChemExpress (MCE)&nbsp;</td><td>HY-D1028</td><td>لوضع العلامات على الخلايا ذات التألق الأحمر (على سبيل المثال: 640 نانومتر) DiI</td></tr> <tr><td></td><td>MedChemExpress (MCE) &nbsp;</td><td>HY-D0083&nbsp;</td><td>لوضع العلامات على الخلايا ذات التألق البرتقالي (على سبيل المثال: 550 نانومتر)</td></tr><tr><td>مصل الأبقار الجنينية (FBS)</td> <td>القناة الحيوية</td><td>BC-SE-FBS07</td><td></td></tr><tr><td>Gadopentetate dimeglumine (Gd-DTPA) Beijing</td> <td>Beilu Pharmaceutical &nbsp ؛</td><td>H10860002</td><td></td></tr><tr><td>الجيلاتين</td><td>سيجما ألدريتش</td><td>V900863</td><td></td></tr><tr><td>شرائح الخلية الزجاجية</td><td>Citotest Scientific</td><td>80346-2510</td><td>القطر: 25 مم ؛ السماكة: 0.19-0.22 مم</td></tr><tr><td>ألواح زجاجية</td><td>متجر</td><td></td> أجهزة PURESHI <td>لتصنيع الموائع الدقيقة. الأبعاد: 40 مم ومرات ؛ 75 مم</td></tr><tr><td>الخلايا البطانية للوريد السري البشري (HUVECs)</td><td>Servicebio</td><td>STCC12103G-1</td><td></td></tr><tr><td>مغناطيس نيوديميوم والحديد والبورون (N52)</td>طلاء الألواح الزجاجية غير السامة <td>Lalaci</td><td></td><td></td></tr><tr><td>(محلول بقعة جل)</td><td>Lonza</td><td>1049286</td><td>لراحة إزالة القوالب عند تصنيع الموائع</td></tr><tr><td>الدقيقة محلول ملحي مخزن بالفوسفات (PBS)</td><td>Servicebio</td><td>G4200</td><td></td></tr><tr><td>منظف البلازما</td><td>SANHOPTT</td><td>PT-2S</td><td></td></tr><tr><td>Polydimethylsiloxane (PDMS) طقم</td><td>DOWSIL</td><td>SYLGARD 184 مجموعة المطاط الصناعي المصنوعة من السيليكون</td><td>لتصنيع الموائع الدقيقة</td></tr><tr><td>قالب Polytetrafluoroethylene (PFTE)</td><td>متجر</td><td></td> أجهزة PURESHI <td>حسب الطلب عبر الإنترنت ، لتصنيع الموائع الدقيقة</td></tr><tr><td>لوحة السيليكون</td><td>PURESHI متجر</td><td></td><td></td>أجهزة</tr><tr><td>العضلات الملساء الخلايا (SMC)</td><td>Procell</td><td>CL-0517</td><td></td></tr><tr><td>منظف بالموجات فوق الصوتية</td><td>Sapeen</td><td>CSA-02</td><td></td></tr></tbody></table>

نمط الخلية باستخدام استراتيجية أرخميدس المغناطيسية

Cell Patterning Using Magnetic-Archimedes Strategy

يقدم نمط الخلية ، الذي يسمح بالتحكم الدقيق في موضع الخلية ، ميزة فريدة في دراسة سلوك الخلية. في هذا البروتوكول ، يتم تقديم استراتيجية نمطية للخلايا تعتمد على تأثير أرخميدس المغناطيسي (Mag-Arch). يتيح هذا النهج التحكم الدقيق في توزيع الخلايا دون استخدام مواد الحبر أو جزيئات وضع العلامات. من خلال إدخال كاشف مغناطيسي لتعزيز الحساسية المغناطيسية لوسط زراعة الخلية ، يتم صد الخلايا بواسطة المغناطيس وترتيب نفسها في نمط مكمل لمجموعات المغناطيس الموضوعة أسفل ركيزة الموائع الدقيقة.
في هذه المقالة ، يتم توفير إجراءات مفصلة لأنماط الخلايا باستخدام الإستراتيجية المستندة إلى Mag-Arch. يتم تقديم طرق لتصميم أنواع الخلايا المفردة وكذلك أنواع الخلايا المتعددة لتجارب الثقافة المشتركة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم توفير تعليمات شاملة لتصنيع أجهزة الموائع الدقيقة التي تحتوي على قنوات لنمط الخلايا. يعد تحقيق هذه الميزة باستخدام طرق متوازية أمرا صعبا ولكن يمكن القيام به بطريقة مبسطة وفعالة من حيث التكلفة. إن استخدام أنماط الخلايا القائمة على Mag-Arch يزود الباحثين بأداة قوية للبحث في المختبر .

تم اختيار مغناطيس مستطيل (1.5 مم × 10 مم × 35 مم) وأسطواني (Φ1.5 م × 10 مم) لإنشاء أنماط خلايا كعرض توضيحي. يتمتع المستخدمون بالمرونة لتعديل حجم وشكل المغناطيس أو تجميعها بشكل مختلف لإنشاء أنماط خلايا متنوعة. في الشكل 1 أ ، ب ، تم تجميع المغناطيس ، مع تصوير الأقطاب المغناطيسية باللون الأزرق (جنوبا) وأحمر (شمالا) من أجل الوضوح. في هذا التكوين ، تجذب المغناطيسات بعضها البعض أفقيا ومحاذاة نفسها ، كما هو موضح في الشكل 2. يوضح الشكل 1C ، D بنية جهاز زراعة الخلايا وإجراء نقش الخلية.
يعرض الشكل 2 أنماط الخلايا أحادية النوع. تم استخدام HUVECs الموسومة ب GFP للمراقبة تحت المجهر الفلوري. تم تنظيم الخلايا في أنماط صفيف شريطية ونقطية باستخدام مجموعات المغناطيس المقابلة. بالنسبة ل HUVECs ، التي تلتصق بسرعة بالشرائح الزجاجية (في غضون 120-180 دقيقة) ، تم الانتهاء من الإجراء بأكمله في 4 ساعات. أدى اتباع البروتوكول إلى أنماط ذات حواف محددة جيدا وتوحيد عالي. لتحديد الجدوى ، تمت معالجة الخلايا باستخدام Gd-DTPA لمدة 12 ساعة ، وهي أطول بكثير من 3-6 ساعات في الخطوة 2. ومع ذلك ، لم يظهر كل من التلوين الحي / الميت ومقايسة CCK88 أي انخفاض كبير في صلاحية الخلية. أدى التركيز العالي نسبيا ل Gd-DTPA (50 mM) إلى حدوث فرق إحصائي ، لكنه لا يزال يحافظ على معدل معيشة يبلغ 90.76٪ ± 1.78٪ (الشكل التكميلي 1).
واستنادا إلى بروتوكول نمط الخلية من النوع الأحادي، قدمت أمثلة على أنماط الخلايا المتعددة الأنواع لتطبيقات الاستزراع المشترك المحتملة. في هذا السيناريو ، تم استخدام HUVECs وخلايا سرطان المبيض A2780 وخلايا العضلات الملساء (SMCs). للتمييز بينهما ، تم تمييز الخلايا ب GFP و DiD و DiI قبل النقش. باتباع الخطوة 3 ، تم إنشاء نمط خلية ثلاثية من الخطوط جنبا إلى جنب (الشكل 3 أ). على العكس من ذلك ، تم استخدام الخطوة 4 لإنشاء صفائف نقطية متحدة المركز عن طريق ضبط تركيز Gd-DTPA (الشكل 3B). كانت الطبقة الأولى من الخلايا ملطخة ب DiI (أحمر) ومنقوشة ب 50 mM Gd-DTPA ، بينما تم تمييز الطبقة الثانية من الخلايا ب GFP (أخضر) ومنقوشة ب 25 mM Gd-DTPA. وبالتالي ، كان حجم النقطة للطبقة الأولى أصغر ، محاطا بشكل مركز بالطبقة الثانية من الخلايا ذات النمط النقطي. أظهرت أنواع الخلايا المختلفة معدلات ارتباط وانتشار متفاوتة ، حيث تلتصق HUVECs وتنتشر بسرعة ، وترتبط A2780s بسرعة ولكنها تنتشر ببطء أكثر ، وترتبط SMCs وتنتشر ببطء نسبيا. أظهرت هذه النتائج أن أنواع الخلايا المختلفة يمكن أن تشكل أنماط الخلايا في 3 ساعات ويمكن استخدامها في تجارب الاستزراع المشترك.
علاوة على ذلك ، ثبت أن نمط الخلية باستخدام مجال مغناطيسي كان متوافقا مع أجهزة الاستزراع الضيقة المغلقة ، مثل رقائق الموائع الدقيقة. باتباع الخطوة 5 ، تم تصنيع رقائق الموائع الدقيقة ، وتم إنشاء صفائف نقطية داخلها (الشكل 4).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66063/66063fig01.jpg"> الشكل 1: الإعداد والرسم التخطيطي لأنماط الخلايا القائمة على قوس ماج . (أ) تجميع مجموعات مغناطيسية لإنشاء أنماط خلايا شريطية . (ب) تجميع مجموعات مغناطيسية لتوليد أنماط خلايا صفيف نقطي. ج: إعداد جهاز زراعة الخلايا. د: إجراء خطوة بخطوة لنقش الخلايا. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66063/66063fig01large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66063/66063fig02.jpg"> الشكل 2: تجميع الأجهزة ونقش HUVECs في أنماط صفيف شريطية ونقطية. (أ) مجموعات مغناطيسية محصورة داخل أجهزة زراعة الخلايا (i) وموضوعة في صفيحة زراعة الخلايا (ii). (ب) و(ج) مجموعات المغناطيس وأنماط الخلايا المناظرة. تم تمييز الخلايا ببروتين الفلورسنت الأخضر (GFP) لتصور نمط الخلية. قضبان المقياس = 1.5 مم ؛ أقحم = 500 ميكرومتر. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66063/66063fig02large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66063/66063fig03.jpg"> الشكل 3: تصميم أنظمة الاستزراع المشترك بإستراتيجية خطوة بخطوة. (أ) الزخرفة المشتركة باستخدام المغناطيس الجانبي (i-iii). تم تمييز الخلايا ب GFP (أخضر) و DiD (أزرق) و DiI (أحمر) لتمييز أنواع الخلايا المختلفة. قضبان المقياس = 1 مم. (ب) تم تحقيق نمط الاستزراع المشترك عن طريق ضبط تركيز Gd-DTPA ؛ (ط) 50 ملي مول، (ب) 20 ملي مول. قضبان المقياس = 1.5 مم ؛ أقحم = 250 ميكرومتر. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66063/66063fig03large.jpg" target="_blank">الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66063/66063fig04.jpg"> الشكل 4: نمط الخلية في حجرة الموائع الدقيقة. أ: رسم تخطيطي لقالب الموائع الدقيقة. (ب) تصنيع الموائع الدقيقة باستخدام بولي ديميثيل سيلوكسان (PDMS) (i,ii). (C) نمط الخلية داخل جهاز الموائع الدقيقة (i ، ii) والنتيجة التمثيلية التي توضح أنماط خلايا الصفيف النقطي (iii). تم تصنيف الخلايا ببروتين الفلورسنت الأخضر (GFP). شريط المقياس = 3 مم. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66063/66063fig04large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.</a>
الشكل التكميلي 1: تأثير Gd-DTPA على صلاحية الخلية. وعولجت مركبات HUVECs بتركيزات متفاوتة من Gd-DTPA لمدة 12 ساعة ثم خضعت للتلطيخ الحي / الميت أو مقايسة CCK-8. (أ) تلطيخ الأحياء / الميتين لمركبات HUVEC. قضبان المقياس = 200 ميكرومتر. (ب) الرسم البياني الذي يصور نتائج تلطيخ الأحياء / الميتين. (ج) مدرج تكراري يوضح نتائج فحص CCK-8. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66063/Supplementary%20Figure%201.zip" target="_blank">الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.</a>

يصف هذا البروتوكول طريقة نقش خلية خالية من الحبر وخالية من الملصقات ومستقلة عن الركيزة وعالية الإنتاجية تعتمد على تأثير أرخميدس المغناطيسي.

Cell patterning, allowing precise control of cell positioning, presents a unique advantage in the study of cell behavior. In this protocol, a cell ...

نمط الخلية هو تقنية بديهية وقوية للدراسات في المختبر. يهدف بحثنا إلى تقديم طريقة نمط خلية متعددة الاستخدامات وسهلة الاستخدام وغير مكلفة ، والتي يمكن تكرارها في معظم المختبرات الطبية الحيوية. بالمقارنة مع الطرق الأخرى ، لا يتطلب بروتوكولنا مهارات ومعدات متخصصة.كما أنه يتقدم بالتوازي مع أحرف خالية من الحبر ، وخالية من الملصقات ، ومستقلة عن الركيزة ، والقدرة على الزخرفة عالية الإنتاجية. يتطلب البروتوكول ضرورتين فقط: المغناطيس وعوامل التباين القائمة على الجادولينيوم ، وكلاهما يسهل الحصول عليه بأسعار منخفضة. توفر طريقة نمط الخلية القائمة على المغناطيسية حلولا ملائمة للخطوة الأولى من مجموعة متنوعة من التجارب ، بما في ذلك هجرة الخلايا ، والثقافة المشتركة متعددة الخلايا للمحاكاة الحيوية ، والتجميع العضوي ، ودراسات المواد الحيوية ، والمزيد.

cell-patterning-using-magnetic-archimedes-strategy

Research

JoVE Journal

Bioengineering

الهندسة الحيوية

يوضح هذا الفيديو طريقة لتحفيز الثقافات العصبية المزروعة في حلقة دائرية منقوشة على غطاء ، باستخدام مجال مغناطيسي متغير بمرور الوقت.

تحفيز الثقافات العصبية المنقوشة بواسطة مجال مغناطيسي

وصفنا تفاصيل التجريبية من تركيب جزيئات منقوشة وإعادة التشكيل من اثنين السلائف (2D) الأبعاد. ويمكن استخدام هذه المنهجية لخلق الجسيمات في مجموعة متنوعة من الأشكال بما في ذلك الأشكال المتعددة السطوح والأجهزة استيعاب بمقاييس طول بدءا من الدقيقة لحجم سنتيمتر.

اوريغامي الملهمة التجميع الذاتي للجزيئات منقوشة واعادة التشكيل

ويحدد هذا البروتوكول تصنيع على نطاق واسع، ثنائية الأبعاد DNA أو الأجسام المضادة مجموعة المضاعفة، مع التطبيقات المحتملة في الخلية دراسات الإشارات وكشف العلامات البيولوجية.

تدفق نمط تلفيق إرشادية للعالي الكثافة الباركود الأجسام المضادة ميكروأري

يصف هذا التقرير تقنية بسيطة وسهلة الأداء ، باستخدام فراغ الضغط المنخفض ، لملء قنوات الموائع الدقيقة بالخلايا والركائز للبحث البيولوجي.

منهج تنوعا من الزخرفة البروتينات والخلايا

ويدخل هذا المخطوط وسيلة قوية لاختلاق مقعرة ميكروويلس دون الحاجة إلى المرافق ذات التكلفة العالية المعقدة. استخدام القوة المغناطيسية وخرز الصلب ومجموعة من خلال ثقب، شكلت ميكروويلس عدة مئات في ركيزة بولي دايمثيل سيلوكسان (PDMS) 3 × 3 سم.

حبة المزدوجة والصفيف المغناطيس لصب ميكروويلس مع الهندسات مقعرة متغير

تستخدم الطريقة المعروضة هنا النقش الدقيق مع التصوير الكمي للكشف عن التنظيم المكاني داخل الثقافات الثدييات. هذه التقنية من السهل تأسيسها في مختبر بيولوجيا الخلايا القياسية، ويوفر نظام قابل للبسط لدراسة النقش في المختبر.

رسم خرائط التنظيم المكاني الناشئ للخلايا الثديية باستخدام الأنماط الدقيقة والتصوير الكمي

يقدم هذا العمل نهجا من أسفل إلى أعلى لهندسة القوى المغناطيسية المحلية للسيطرة على تنظيم الخلايا العصبية. الخلايا العصبية مثل محملة الجسيمات النانوية المغناطيسية (MNPs) مطلية فوق وتسيطر عليها منصة صغيرة منقوشة مع المغناطيسية عمودي. كما وصفها هي التوصيف المغناطيسي، امتصاص MNP الخلوية، وقابلية الخلية، والتحليل الإحصائي.

تصنيع منصات مغناطيسية لتنظيم Micron-Scale للخلايا العصبية المترابطة

نحن نقدم تقنية تستخدم التجميع بمساعدة الشعيرات الدموية في منصة الموائع الدقيقة لنمط الأجسام الصغيرة الحجم المعلقة في سائل ، مثل البكتيريا والغرويات ، في صفائف موصوفة على ركيزة polydimethylsiloxane.

نمط الكائنات الحية الدقيقة والجسيمات الدقيقة من خلال التجميع المتسلسل بمساعدة الشعيرات الدموية

نحن نصف التحسينات التي أدخلت على طريقة قياسية لقياس قوى الجر الخلوي ، استنادا إلى طباعة التلامس الدقيق مع خطوة نقش طرح واحدة من صفائف نقطية من بروتينات المصفوفة خارج الخلية على الهلاميات المائية اللينة. تسمح هذه الطريقة بتصنيع أبسط وأكثر اتساقا لأنماط الجزر ، وهو أمر ضروري للتحكم في شكل مجموعة الخلايا.

توليد النمط لمجهر الجر المجهري

يصف هذا البروتوكول منصة زراعة الخلايا القائمة على الغشاء القابلة لإعادة التكوين والتي تدمج تنسيق البئر المفتوح مع قدرات تدفق السوائل. تتوافق هذه المنصة مع البروتوكولات القياسية وتسمح بالانتقال القابل للانعكاس بين أوضاع زراعة البئر المفتوحة والمستنبتات الدقيقة ، مما يلبي احتياجات كل من مختبرات الهندسة والعلوم البيولوجية.

تحويل نماذج أنسجة الحاجز الثابت إلى أنظمة فسيولوجية دقيقة ديناميكية

نقدم منصة فحص صلابة ديناميكية وقابلة للانعكاس مصنوعة باستخدام مطاط أسطوانة سيليكون فائق النعومة (بولي ثنائي ميثيل سيلوكسان ، PDMS) مع جزيئات الحديد المدمجة. هذا الاختبار الجديد مناسب لدراسة التغيرات الفيزيائية الناشئة المعتمدة على الوقت في الأنماط الظاهرية للخلايا ، بما في ذلك توجيه الاتصال. هنا ، نقيس محاذاة خلايا عضلة القلب للفئران حديثي الولادة عند تصلب المصفوفة باستخدام المغناطيسية.

اللدائن المغناطيسية الريولوجية الممنقوشة لدفع التغييرات في محاذاة خلايا عضلة القلب

تعلم نمط الخلايا باستخدام استراتيجية أرخميدس المغناطيسية لأبحاث علم الأحياء الخلوي. تتيح هذه الطريقة عالية الإنتاجية وغير المكلفة دراسة هجرة الخلايا وتجميع العضيات دون الحاجة إلى أحبار أو ملصقات.

نمط الخلية باستخدام استراتيجية أرخميدس المغناطيسية

استكشف المزيد من الفيديوهات