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1. Passivation de Lamelles de verre avec PLL-PEG-biotine
Cette étape est destinée à passiver la surface de sorte que les cellules adhèrent et migrent vers des régions spécifiques sur la lamelle de verre qui sont créés avec l'impression microcontract (Étape 2-3a) ou par immersion lithographie stylo (étape 3b). Pour la passivation, un copolymère de poly-L-lysine (PLL) et de polyéthylène glycol (PEG), qui est utilisé dans 20% des molécules de PEG sont greffés à la biotine (PLL-PEG-biotine).
- Pour nettoyer des lamelles de verre (18 mm x 18 mm), les plonger dans un rack dans l'éthanol à 100% et placer le support dans un bain de sonication pendant 30 min. Sécher les lamelles de verre dans l'air ou dans un courant d'azote.
- Ensuite, soniquer les lamelles de verre pendant 30 min dans 1 M NaOH. Ensuite rincer les surfaces en verre trempé avec soin par le rack dans un bécher rempli avec 1,5 L Milli-Q H 2 O. Répétez le processus de rinçage à trois reprises avec frais Milli-Q H 2 O à chaque fois. Sécher les lamelles de verre dansun four à 60 ° C.
- Placer la moitié du verre propre des lamelles de individuellement dans une chambre humide, qui est constitué d'une plaque de 24 puits partiellement rempli d'H 2 O. Déposer 15 ul de PLL-PEG-biotine (1 mg / ml) dans du PBS sur chaque lamelle de verre. Prenez l'autre moitié des lamelles de verre qui restent propres et soigneusement sandwich à la solution de PEG. Laissez les lamelles pendant 1 heure dans la chambre humide. Faites glisser les lamelles en sandwich doucement les uns des autres sans racler la surface PEG-couché et les rincer à l'eau Milli-Q H 2 O. L'eau devrait glisser facilement sur le côté PEG-traitée. Si nécessaire, sécher à l'air les lamelles de verre sur une serviette en papier avec la surface traitée vers le haut. Rangez les lamelles dans un dessiccateur sous vide jusqu'à l'utilisation.
2. Fabrication des timbres pour l'impression par microcontact
Nous décrivons deux processus aux pistes de streptavidine motif sur les lamelles de verre passivé. Le premier, d'un microimpression rocontact, nécessite généralement la fabrication d 'un maître silicium à partir duquel un timbre PDMS est jeté. Dans notre cas, le motif du timbre de PDMS sont de 100 um à l'échelle lignes qui sont espacés de 290 um de centre à centre avec une hauteur caractéristique de 25 microns. Ci-dessous, nous décrivons brièvement comment fabriquer un maître silicium approprié (étape 2.1-2.3) et le timbre de PDMS (étape 2.4). Toutefois, il existe de nombreux protocoles pour l'impression par microcontact décrits dans la littérature 19-23, qui sont appropriées pour l'impression de motifs protéiques sur des lamelles de verre. Masters peuvent également être faits sur mesure et achetés auprès de sources commerciales.
- Tout d'abord, nettoyer la tranche de silicium (4 "de diamètre) en le incubation dans une solution piranha (3:1 v: v d'acide sulfurique et de peroxyde d'hydrogène à 30%). Pendant 20 min Rincer à fond la plaquette 10 fois avec MilliQ H 2 O. Sécher la plaque dans un four à 150 ° CO / N.
- Rincer la plaquette de silicium propre et sec avec de l'acétone à 100%, suivie de l'alcool isopropylique à 100%. Suivantspin-couche 2 ml de GM1070 SU-8 de photorésist (Gersteltec Sarl) sur la plaquette à 3.100 tours par minute pendant 40 secondes pour créer une couche de 25 microns d'épaisseur. L'échantillon est ensuite cuit sur une plaque chauffante à 65 ° C pendant 5 min, puis encore 5 min à 95 ° C.
- Exposer la résine photosensible SU-8 à la lumière UV pendant 60 secondes sous un photomasque avec le motif désiré (par exemple en utilisant un masque Quintel Q6000 alignement) et répétez le processus de cuisson décrire en 2.2. Puis l'échantillon est mis au point en immergeant la plaquette dans SU-8 de révélateur (Gersteltec Sarl) pendant 4 minutes, on rince à l'alcool isopropylique 100% et séché sous courant d'azote. La superficie de la résine photosensible SU-8 qui n'a pas été exposée à la lumière UV est ainsi éliminé, en créant le modèle inverse du timbre en PDMS.
- L'étape suivante consiste à jeter un timbre de PDMS par le maître de silicium. Tout d'abord, bien mélanger 1 partie (en poids / poids) de l'agent de durcissement avec 10 parties de prépolymère élastomère (Sylgard 184). Pour enlever les bulles d'air, dégazer le mélange dans un dessiccateur attaché à une ligne de vidependant 1 heure. Ensuite, versez l'élastomère PDMS sur le maître silicium dans une boîte de Pétri à environ 1 cm de hauteur et de durcir le mélange maître et PDMS dans une étuve à 70 ° C pendant 1 heure. Enfin, le cachet de PDMS est retiré du maître de silicium et coupé à la taille.
3. Streptavidine ou de motifs Cues adhésives sur des lamelles de verre passivés
Après passivation des lamelles de verre, des motifs protéiques sont imprimés avec l'impression par microcontact (étape 3a) ou lithographie dip-pen (Step 3b). Dans notre cas, la streptavidine est imprimé sous forme de lignes, qui forment la base pour des gradients de RGD (étape 4). La même procédure peut également être utilisée pour l'impression de protéines de la matrice pour créer des motifs d'adhésif.
Une méthode alternative pour l'impression par microcontact pour la structuration de biomolécules sur des surfaces est creux lithographie stylo. En plongeon lithographie stylo, un porte à faux est utilisé pour transférer un petit volume de solution sur la surface. La taille des cantilevers, viscosity de la solution, le temps de contact de la poutre sur la surface, hydrophobicité de la surface et de l'humidité dans la chambre de déterminer la taille d'impression des éléments imprimés. L'avantage de cette méthode est que différents modèles peuvent être imprimés pour chaque expérience, car il n'est pas nécessaire de fabriquer des maîtres et des timbres. L'inconvénient est que cela prend plus de temps pour imprimer un motif donné et qui ont un pendage lithographie stylo nécessite un instrument spécialisé qui peut ne pas être disponible dans de nombreux laboratoires. L'instrument lithographie dip stylo que nous avons utilisé était le NanoeNabler de Bioforce Nanosciences. Ici, nous avons imprimé des petits points qui étaient <10 um de diamètre, pour lequel nous avons utilisé SPT10 cantilevers.
3a. Impression par microcontact (μCP) Technique
- Pour nettoyer et faire le tampon de PDMS plus hydrophile, traiter le côté motifs des timbres de PDMS dans une UV et à l'ozone (par exemple, Procleaner Ozone UV Bioforce Nanosciences) pendant 1,5 heure. Vous pouvez également utiliser un plasmapropre pour un temps plus court dans le même but. Ce processus crée une surface 24 PDMS oxydé, ce qui améliore le processus d'impression.
- Immédiatement après le traitement à l'ozone ou le plasma, le lieu et la propagation 10 pi de streptavidine (1 mg / ml dans du PBS) sur les timbres PDMS et laisser reposer pendant 1 heure dans une chambre humide (comme un partiellement rempli à 6 puits plaque, voir étape 1.3) . Si les pistes doivent être visibles au microscope fluorescent, utilisez la streptavidine qui est conjugué à un fluorophore tel que la streptavidine-AlexaFluor350.
- Enlever l'excès de streptavidine le tampon de papier de soie et de l'air sec du tampon pendant environ 1 min. Appuyez légèrement sur le timbre sur la lamelle de verre PLL-PEG-biotine-enduit.
- Si fluorescente streptavidine a été utilisé dans 3.A2 étape, examiner le motif à l'aide en vertu d'un microscope à épifluorescence. Conservez les surfaces imprimées dans un dessiccateur.
3b. Dip Pen Lithographie
- Tout d'abord, mélanger 1 partie de 1 mg / ml de streptavidine ou streptavidin-AlexaFluor350 avec 10 parties de glycérol (v / v) et de charger 5 ul du mélange sur la console. Ensuite, commencer le processus d'impression comme décrit dans le manuel d'utilisation de l'instrument lithographie dip stylo. Pour réduire la taille du point à environ 5 um, régler la vitesse d'impression, le temps de contact du levier sur la distance de la surface verticale ou de la porte à faux à la surface. Dans l'exemple illustré à la figure 2c, des points ont été imprimés, en ligne avec la ligne et la colonne de séparation mis à 10-15 um. Cette distance est suffisante pour éviter les points de fusion dans l'autre, mais permet la visualisation de points multiples dans un seul champ de vue avec la plupart des paramètres du microscope.
- Conservez les surfaces imprimées dans un dessiccateur.
4. Création de dégradés adhésif sur la streptavidine-modèle Surfaces
On crée des gradients d'adhérence de la biotine-RGD sur des lamelles de verre qui sont revêtues de streptavidine (figure 3) ou de contain modèles streptavidine sur des lamelles de verre passivé (figure 5). Pour créer un gradient de surface, nous avons utilisé un dispositif microfluidique disponible dans le commerce (appelé sticky-Slide chimiotactisme 3D à partir de Ibidi) qui crée un gradient de solution stable par diffusion passive. Pour en compétition pour les sites de liaison streptavidine, nous avons utilisé deux gradients opposés de la biotine et la biotine-RGD qui n'était pas conjugué à RGD (voir Figure 1).
- Respecter les lamelles de verre recouvertes de streptavidine ou à motifs sur le côté collant du dispositif chimiotactisme collant-Slide 3D. Faire en sorte qu'il n'y ait pas de fuite pendant plusieurs heures, les bords du dispositif sont fermées par une fine couche de vaseline chauffée et d'une seconde couche d'un mélange de 1 partie de la vaseline à 1 partie de cire de paraffine (p / p).
- Remplissez le canal de l'appareil avec 6 pi de PBS dans le canal. Ensuite, remplissez les deux réservoirs avec 70 ul de 0,03 pg / pl biotine-4-fluorescéine dans du PBS et 70 m &u; l de 0,03 pg / pl biotine-RGD dans du PBS, respectivement. Incuber les échantillons à la température ambiante dans l'obscurité pendant 1 heure.
- Retirer les solutions biotine et rincer soigneusement la surface tout en restant attaché au dispositif microfluidique deux fois avec du PBS. Repérer le sens de la pente adhésif et, si nécessaire, stockez pas l'appareil rempli de PBS à 4 ° C pendant mais s'assurer que l'appareil ne se dessèche pas. Si nécessaire, d'analyser le gradient de colle avec un microscope à fluorescence.
5. Étiquetage des cellules avec des fluorophores pour l'imagerie des cellules vivantes
Les cellules sont marquées avec des colorants fluorescents qui aident le suivi de cellules au microscope fluorescent. Sondes fluorescentes marqueurs communs sont des organelles, comme Syto 64 rouges, qui marque le noyau de la cellule. Pour ce faire, les cellules sont d'abord lavées trois fois avec du PBS, puis incubées avec 1 uM Syto 64 Rouge dans un milieu de culture pendant 45 min et enfin lavé à trois reprises avec du PBS. S'il vous plaît noter que les cellules ne doivent pas êtreconservés dans du PBS pendant de longues périodes de temps.
Colorants alternatifs pour le suivi de la cellule sont des séries CellTracker cette tache le cytoplasme et sont conservés pendant la migration et la division cellulaire. La transfection de cellules avec la protéine de fusion fluorescente est particulièrement utile pour enregistrer les distributions subcellulaires d'une protéine d'intérêt lors de la migration. Cependant, les protéines fluorescentes photo-blanchiment généralement plus rapides que les colorants organiques de sorte que les observations à long terme peut ne pas être possible.
6. Chargement de cellules avec un dégradé Soluble dans le dispositif microfluidique
- Compter les cellules marquées par fluorescence et fendus en deux tubes du nombre de cellules égales. Lavez et remettre un tube de cellules avec un milieu contenant le facteur chimiotactique, comme moyen de modification de glucose bas Dulbecco Eagle (DMEM) avec 10% de sérum de veau fœtal (FBS). Lavez et remettre l'autre tube de cellules dans un milieu sans chimiotactique, c'est à dire DMEM avec 0% de FBS. La concentration finaledes cellules dans chaque tube doit être de 5 x 10 5 cellules / ml.
- Retirez toutes les solutions du dispositif microfluidique (de l'étape 4.3) et le placer sur la platine du microscope (voir l'étape 7). Chargez 70 ul de cellules (5 x 10 5 cellules / ml dans du DMEM 0% FBS) dans un réservoir et 70 ul de cellules HeLa (5 x 10 5 cellules / ml dans 10% de FBS DMEM) dans un autre. Librement placer un ruban adhésif sur les réservoirs pour éviter l'évaporation. Si les cellules à la surface sont pré-incubés avant l'imagerie, il est souhaitable que les cellules sont chargées dans l'appareil dans un milieu de croissance sans gradient. Le dispositif est ensuite placé sur la platine du microscope et les médias remplacée par gradient médias DMEM sans SVF soit dans un réservoir et du DMEM avec 10% de FBS dans l'autre.
7. Vivez imagerie cellulaire et analyse des données
- Allumer le microscope (Nikon Ti-E) et faire chauffer le stade au moins 1 heure avant de commencer l'expérience.
- Assurez-vous que le canal de la microfluidic dispositif est dans le champ de vision et les cellules sont au point. Sélectionner le paramètre d'acquisition d'image tels que les temps d'exposition et les filtres fluorescentes, séquence d'images de fond clair et fluorescence qui capture les cellules et les pistes ainsi que des points de temps et durée d'enregistrement (par exemple toutes les 15 minutes pendant 16 heures).
- Analyser les données avec des logiciels appropriés tels que ImageJ Manuel de suivi ou Ibidi chimiotactisme et de l'outil de migration.