Name: Surface פלזמה ליתוגרפיה דפוסים של יצירת רשתות Cell (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-06-14T14:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 58 s
Description: למד ליצור מיקרו-סביבות תאיות באמצעות ליתוגרפיית פלזמה לחקר התנהגות תאים בקנה מידה מיקרו וננו. שיטה זו מאפשרת הכוונת מיקום תאים וחקירת אינטראקציות בין תאים שונים במעבדה.

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

<p class="jove_content"&gt; אנו מודים DD אנג לדיון תובנה בנדיבות מתן חומרים כימיים. MJ נתמך על ידי NIH לב וכלי דם הדרכה גרנט, טכנולוגיה יוזמת אריזונה קרן מחקר, פרסים עבור הישגים מדענים קולג&#39;. עבודה זו נתמכת על ידי פרס ממציא ניו המנהל של NIH (1DP2OD007161-01), הקרן הלאומית למדע (0,855,890), ואת ג&#39;יימס ס &#39;מקדונל קרן.</p

1. יצירת תבניות בשימוש דפוסים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עיצוב קונספטואלי של דפוסי. דפוסי נוצרות המשמשים ליצירת רשתות התא, תא קשר שליטה, לבודד תאים, לחקות מבנים טבעי, או בכל דרך אחרת מדריך הידבקות התא והשמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעזרת מחשב או יצירת עיצוב CAD המבוססת על דפוס ויצירת photomask. התבנית הרצויה מעוצב תוכנות CAD, כגון AutoCAD, ו לאחר מכן נשלחת חברה חיצונית לייצור photomask. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Photolithography לייצר דפוס מאסטר. שקופיות הזכוכית הם בדוגמת עם או חיובי דק להתנגד או שלילי עבה להתנגד תלוי בגודל המבנה נוצר. שקופיות הזכוכית משמשים היתרונות שלהם להיות בעלות נמוכה, חזקה יותר פרוסות סיליקון לייצור אבק ולא פחות כאשר שבור. לחלופין, מבנים נוח אחרים כגון gratings עקיפה יכול לשמש תבנית האב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השקופית בדוגמת מחובר ערימה של שקופיות אשר לא היו בדוגמת. כל הצעדים נעשים בתוך ברדס תזרים נקי כדי למזער את האבק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יצירת תבניות מאסטר. מיכל של נייר כסף מעט גדול יותר ערימה של שקופיות נוצר להחזיק 30 גרם של polydimethylsiloxane (PDMS) הנשפך אז על פני השטח בדוגמת photolithographically ליצור עובש הראשונית. PDMS היא degassed ואיפשר לרפא עבור 1-2 ימים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נרפא לאחר PDMS הוא קילף של דפוס מאסטר ויוצר עובש לשלב הבא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 6 גרם של אפוקסי חלק 2 (devcon # 14310 (6 גרם) מעורבב דקה 1 ולאחר מכן שפכו לתוך תבנית האב, degassed ואיפשר לרפא. Degassing אפוקסי חייב להיעשות מהר (&lt;8 דקות) באמצעות בועות רבות שבירת מחזורי ושימוש רק שכבה דקה לפני שהוא קובע אפוקסי הסרת בועה בלתי אפשרי להוציא את בועות. ז 6 השתמשו מייצרת שכבה דקה המאפשרת הסרה מהירה בועה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר שעה, אפוקסי 2 חלק יירפאו באופן חלקי אפוקסי יותר ניתן להוסיף על גבי ללא degassing לייצר מבנה עבה אשר easer לטפל בצעדים מאוחר יותר. אפוקסי מותר אז תרופה 1-2 ימים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נרפא פעם, אפוקסי נמחקת עובש האב PDMS קלטת כרוך סביב העובש אפוקסי להקים מיכל. עובש עובד אז נוצר על ידי שפיכת PDMS על התבנית אפוקסי, degassing PDMS, וריפוי במשך 1-2 ימים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נרפא פעם, עובש העבודה הוא קילף של אפוקסי ומאוחסנים לשמור על הניקיון. </li></ol> 2. דפוסים של משטחים עם תבניות להדרכה תא <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חלקים קטנים של עובש העבודה נחתכות החוצה והניח על צלחת פטרי קלקר. המיקומים של סעיפים אלה עובש מסומנים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חצובה נוצר מתוך בסעיפים קטנים משוקלל כדי להבטיח קשר בין עובש קונפורמי העבודה ואת משטח צלחת פטרי. מיקום טוב ניתן לראות על ידי התבוננות בחלק התחתון של המנה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הרכבה ממוקם לתא פלזמה. טיפול פלזמה היא יזמה והמשיך בבית אבא 150 ב 29.6 W (מקסימום כוח) במשך 10 דקות באמצעות אוויר פלזמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הטיפול פלזמה, עובש לבין הגשת כתב האישום משקל יוסרו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צלחת פטרי היא תחת אור UV למשך 10 דקות של עיקור בתוך ארון biosafety ומאוחסנים שם עד seeded עם תאים. </li></ol> 3. מתזמן משטחים עם תאים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תאים SH-SY5Y CRL-2266 Neuroblastoma אדם או אחרים תרבותי באמצעות פרוטוקולים סטנדרטיים עבור סוג תא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מפגש של SH-SY5Y CRL-2266 תאים Neuroblastoma האדם נמדד חזותית לפני זריעה על פני השטח בדוגמת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיצול תא רגיל מתבצעת כדי להסיר את התאים מפני השטח של צלחת פטרי שלהם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאים, צף ללא תשלום פעם אחת, הם זורעים על פני השטח של צלחת פטרי בדוגמת לאחר דילול כדי להשיג את המפגש הרצוי כאשר הוא ממוקם על פני השטח בדוגמת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאים מותר להתיישב ולצרף אל פני השטח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צלחת פטרי היא בדוגמת מודגרות למשך מספר שעות עד מספר ימים תוך התאים להרכיב על גבי התבנית נוצרה על ידי הפלזמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כאשר נוירובלסטומה culturing התאים, החומצה הרטינואית (10 מיקרומטר) מתווסף מדי יום על מנת לגרום לתאים להתמיין המדינה נוירון דמוי. תוספת של חומצה רטינואית נעשית בחושך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החומצה הרטינואית מתווסף מדי יום במשך כמה ימים, שלאחריו הבידול יהיה הנצפה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדיה מוחלף מדי 3-4 ימים. </li></ol> 4. תצפית וניתוח <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תמונות תקופתיים של תאים חיים או קטעי וידאו נלקחים על מנת לבחון את התנהגות התא לאורך זמן. לקבלת תמונות לחיות, התאים ממוקמים שלב מיקרוסקופ חממה העליון אשר שומר את התאים ב 37 ° C, לחות 100%, 5% CO 2. תאים יכולים גם להיות קבועים מוכתם להסתכלות תחת פלואורסצנטי </li><li></ol> 5. נציג תוצאות: תוצאה אופיינית של יישום טכניקה ליתוגרפיה פלזמה היא היווצרות דפוס של תאים הדומה קצת מבנה שרירותי או טבעי. הדבר בא לידי ביטוי איור 1a-b שם שורות רשתות של נוירונים נוצרו. סוגי תאים אחרים יכולים לשמש היטב כפי שניתן לראות באיור 1c-d, המציג אדם וריד הטבור לתאי אנדותל (HUVEC) ו C2C12 לתאי שריר השלד ויוצרים רשתות. חומרים כגון פולי-L-ליזין יכול להיות גם בדוגמת, איור 1e כדי להקל על ההתקשרות של סוגי תאים מסוימים לשימושים אחרים. במקרה של הנוירונים הראו, מה נוצר הן רשתות של תאים שבהם יש קשרים ביניהם. זה משכפל מה מתרחש באופן טבעי במוח שבו נוירונים יש קשרים דיסקרטית בין תאים שכנים, אשר משפיע על פעולת המוח. עם הקמת מבנה כזה במעבדה, מספר, מיקום, תדירות וגורמים אחרים של קשרים ניתן לשלוט באופן שיטתי. התוצאה של הקראות אלו ניתן למדוד חזותית תשומות נוספות כגון כימיים או גירוי חשמלי יכול להיות מיושם כדי לחקור את התנהגות הרשת. תוצאה שלילית יהיה דפוס מגודל או חלקי או מדגם מזוהמים. דפוס שלם או מגודל היה תוצאה של זריעת את המצע עם תאים או מעט מדי או יותר מדי שלא תספק את התבנית עם כמות אידיאלי של תאים. בנוסף, אם הדפוס לא נועד נכונה (למשל, קווים צרים מדי) התאים לא יוכלו לצרף ולגדול בהצלחה על זה. במקרה של מדגם מזוהמים, ניקיון נאותה לא היה נשמר במהלך אחד השלבים אם כי זה נדיר כאשר הבאים לתא הנכון תרבות פרוטוקול בשל העובדה כי דפוסים פלזמה גם sterilizes את המצע. <img src="/files/ftp_upload/3115/3115fig1.jpg" alt="איור 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="איור 1"> באיור 1. דפוסים של תאים וחלבונים.

<ol><li>Junkin, M., Watson, J., Vande Geest, J. P., Wong, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Template-Guided+Self-Assembly+of+Colloidal+Quantum+Dots+Using+Plasma+Lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Mater%22%5BJournal%5D)">Template-Guided Self-Assembly of Colloidal Quantum Dots Using Plasma Lithography.</a> Adv Mater. 21, 1247-1251 (2009).</li>
<li>Junkin, M., Wong, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probing+cell+migration+in+confined+environments+by+plasma+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Probing cell migration in confined environments by plasma lithography.</a> Biomaterials. 32, 1848-1855 (2011).</li>
<li>Keyes, J., Junkin, M., Cappello, J., Wu, X., Wong, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaporation-induced+assembly+of+biomimetic+polypeptides%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Phys+Lett%22%5BJournal%5D)">Evaporation-induced assembly of biomimetic polypeptides.</a> Appl Phys Lett. 93, 023120-023 (2008).</li>
<li>Langowski, B. A., Uhrich, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microscale+Plasma-Initiated+Patterning+%28%CE%BCPIP%29%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Microscale Plasma-Initiated Patterning (μPIP).</a> Langmuir. 21, 10509-10514 (2005).</li>
<li>Tourovskaia, A., Barber, T., Wickes, B. T., Hirdes, D., Grin, B., Castner, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micropatterns+of+Chemisorbed+Cell+Adhesion-Repellent+Films+Using+Oxygen+Plasma+Etching+and+Elastomeric+Masks%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Micropatterns of Chemisorbed Cell Adhesion-Repellent Films Using Oxygen Plasma Etching and Elastomeric Masks.</a> Langmuir. 19, 4754-4764 (2003).</li>
<li>Chen, C. S., Mrksich, M., Huang, S., Whitesides, G. M., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Geometric+Control+of+Cell+Life+and+Death%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Geometric Control of Cell Life and Death.</a> Science. 276, 1425-1428 (1997).</li>
<li>Johansson, B. -L., Larsson, A., Ocklind, A., Ohrlund, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+Air+Plasma-Treated+Polymer+Surfaces+by+ESCA+and+Contact+Angle+Measurements+for+Optimization+of+Surface+Stability+and+Cell+Growth%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Polymer+Science%22%5BJournal%5D)">Characterization of Air Plasma-Treated Polymer Surfaces by ESCA and Contact Angle Measurements for Optimization of Surface Stability and Cell Growth.</a> Journal of Applied Polymer Science. 86, 26185-26185 (2002).</li>
<li>Murakami, T., Kuroda, S. -i, Osawa, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+of+Polymeric+Solid+Surfaces+Treated+with+Oxygen+Plasma%3A+Effect+of+Aging+Media+after+Plasma+Treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Colloid+and+Interface+Science%22%5BJournal%5D)">Dynamics of Polymeric Solid Surfaces Treated with Oxygen Plasma: Effect of Aging Media after Plasma Treatment.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 202, 37-44 (1998).</li>
<li>Strobel, M., Lyons, C. S., Mittal, K. L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aStrobel%2C+M+%22Plasma+surface+modification+of+polymers%3A+Relevance+to+adhesion%22">Plasma surface modification of polymers: Relevance to adhesion</a>. , VSP. Utrecht, Netherlands. (1994).</li>
<li>Xia, Y., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft+Lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Materials+Science%22%5BJournal%5D)">Soft Lithography.</a> Annual Review of Materials Science. 37, 550-575 (1998).</li>
<li>Song, M., Uhrich, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimal+Micropattern+Dimensions+Enhance+Neurite+Outgrowth+Rates%2C+Lengths%2C+and+Orientations%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Optimal Micropattern Dimensions Enhance Neurite Outgrowth Rates, Lengths, and Orientations.</a> Annals of Biomedical Engineering. 35, 1812-1820 (2007).</li>
<li>Zhao, F., Wu, T., Lau, A., Jiang, T., Huang, Z., Wang, X. -J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nrf2+promotes+neuronal+cell+differentiation%5BTitle%5D)+AND+%22Free+Radical+Biology+and+Medicine%22%5BJournal%5D)">Nrf2 promotes neuronal cell differentiation.</a> Free Radical Biology and Medicine. 47, 867-879 (2009).</li>
<li>Ohl, A., Schroder, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasma-induced+chemical+micropatterning+for+cell+culturing+applications%3A+a+brief+review%5BTitle%5D)+AND+%22Surface+and+Coatings+Technology%22%5BJournal%5D)">Plasma-induced chemical micropatterning for cell culturing applications: a brief review.</a> Surface and Coatings Technology. 116-119, 820-830 (1999).</li>
<li>van Kooten, T. G., Spijker, H. T., Busscher, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasma-treated+polystyrene+surfaces%3A+model+surfaces+for+studying+cell-biomaterial+interactions%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Plasma-treated polystyrene surfaces: model surfaces for studying cell-biomaterial interactions.</a> Biomaterials. 25, 1735-1747 (2004).</li>
<li>Loesberg, W. A., te Riet, J., van Delft, F., Schön, P., Figdor, C. G., Speller, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+threshold+at+which+substrate+nanogroove+dimensions+may+influence+fibroblast+alignment+and+adhesion%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">The threshold at which substrate nanogroove dimensions may influence fibroblast alignment and adhesion.</a> Biomaterials. 28, 3944-3951 (2007).</li>
</ol>

אין ניגודי אינטרסים הכריז.

החקירה תא השיטה המוצגת כאן מאפשרת יצירת תבניות מורכבות של רשתות תאיים אשר לחקות מבנים ביולוגיים כמו גם מספק שיטה לייצר גירויים שאינם subcellular בטבע אשר לאחר מכן מאפשר חקירה של התנהגות שני תאים מקובצים ותגובות תא יחיד לגורמים סביבתיים. השימוש בשיטה זו הוא פשוט עדיין חזקים כפי שהוא יכול להתבצע במהירות במעבדה כמו התרבות תאים עם ציוד בעלות נמוכה. הוא גם מאוד רגיש התא, מאפשר התבוננות קלה של התנהגות כתוצאה והוא מטבעו יציב למשך תקופות זמן ארוכות, המאפשרת חקירה של התנהגות התא ארוך טווח. בנוסף הוא מאפשר מגוון רחב של ניסויים להתבצע כפי שהוא תואם סוגי תאים רבים יכולים ליצור דפוסי שרירותי. יציבות לטווח ארוך של הטכניקה נובעת מהעובדה functionalization משטח הנחילה ידי הפלזמה הוא חלק השטח אינו ציפוי או שכבת אחרים אשר ניתן להסירו או מושפל. אם כל הזמן תחת נוזל, זה סוג של שינוי יכולים לשמור על היכולת תא המנחה שלה במשך חודשים. החלק הקריטי ביותר של הניסוי הדרושים כדי להבטיח תוצאות משמעותיות היא יצירת דפוס מאסטר אשר תביא בסופו של דבר לשמש הדרכה התא. אם דפוס זה אינו מתוכנן כראוי, התאים לא מגיבים כראוי לדפוס ולא יכול לייצר התנהגות שימושי. פרמטרים כגון רוחב קו, ריווח דפוס, ואחרים יכול מאוד להשפיע על תאימות תא עם דפוס מסוים, בדרך כלל מגוון רחב של פרמטרים כגון ניתן ליצור photomask הראשונית למסך על העיצוב המתאים ביותר. פרמטרים חשובים אחרים הקשורים בביצוע דפוסים כוללים יצירת עובש, שמירה על הסביבה אבק חינם, זריעת תאים עקרות הכללי של תרבית תאים. יצירת עובש עשוי להתבצע על ידי העברת צעדים שונים אשר נעשים על מנת לאפשר חזרה PDMS את הליהוק עובש אפוקסי. עובש אפוקסי נוצר כי זה לא יהיה לבזות באותו אופן כמו להתנגד עובש עם קטן, יחס גבוה מבנים ההיבט תחת הליהוק חוזרות ונשנות. אם דפוס ההעברה נעשית בצורה נכונה, הממדים ואת התשואה לא יושפעו אבל אם נעשה בצורה לא נכונה על ידי ריפוי, degassing גרוע שלם, או חימום יתר כגון, בועות, חיספוס דפורמציה של דפוס יכול להתרחש אשר משפיע על התוצאה הסופית. ביחס לשמירה על סביבת אבק חינם, תבניות חייב להישמר נקי ככל האפשר אבק כל יכול להפריע הקשר הנכון בין עובש העבודה PDMS לבין השטח הנכון ובכך פלזמה מיגון דפוסים כימיים. צפיפות זריעה של התאים גם חייב להיות מותאם על מנת להבטיח כי לא התאים מעט מדי או יותר מדי מאכלסים את השטח דפוס ועקרות חייבת להישמר כדי למנוע זיהום חיידקי אחרים של תאים בשימוש. הטכניקה יכולה גם להיות משולב עם יסודות אחרים כגון מיקרופלואידיקה, microelectrodes, ואת בדיקות מכניות. זה מספק גירויים נוספים על התאים כדי לשכפל טוב יותר בתנאים פיסיולוגיים שונים במהלך ניסויים ולעבוד בעתיד הוא התמקד בחקר ההשפעות של שילובים אלה

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> שם מגיב </td><td> חברה </td><td> מספר קטלוגי </td><td> תגובות </td></tr><tr><td> פלזמה נקי לשכת אבק </td><td> Harrick פלזמה </td><td> PDC-001 </td><td></td></tr><tr><td> הקרינה הפוך והניגודיות מיקרוסקופ שלב </td><td> ניקון </td><td> TE2000-U </td><td></td></tr><tr><td> בשלב מיקרוסקופ העליון חממה </td><td> AmScope </td><td> דגם TCS-100 </td><td> השתנה לכלול מתחם המספק אווירה מתאימה </td></tr><tr><td> צלחת פטרי פוליסטירן </td><td> VWR </td><td> 25384-090 </td><td></td></tr><tr><td> Polydimethylsiloxane (PDMS) </td><td> Dow Corning </td><td> Sylgard 184 </td><td></td></tr><tr><td> אפוקסי </td><td> Devcon </td><td> 2 טון אפוקסי ברור # 14310 </td><td></td></tr><tr><td> תרבית תאים התקשורת </td><td> שונים </td><td></td><td> מדיה כדלקמן ניסוחים תקן סוג התא </td></tr><tr><td> Retinoic חומצה </td><td> סיגמא </td><td> R2625 </td><td></td></tr></tbody></table>

surface פלזמה ליתוגרפיה דפוסים של יצירת רשתות cell

Plasma Lithography Surface Patterning for Creation of Cell Networks

מניפולציה שיטתית של microenvironment תא עם רזולוציה מיקרו ו ננו נדרש לעתים קרובות לפענוח תופעות תאית ומולקולרית שונים. כדי לענות על דרישה זו, פיתחנו ליתוגרפיה פלזמה טכניקה כדי לתפעל את microenvironment הסלולר על ידי יצירת משטח עם הדפס גדלים תכונה החל מ 100 ננומטר ל מילימטרים. מטרת טכניקה זו היא להיות מסוגלים ללמוד, בצורה מבוקרת, התנהגויות של תאים בודדים, כמו גם קבוצות של תאים ואת האינטראקציות ביניהם. שיטה זו ליתוגרפיה פלזמה מבוסס על שינוי סלקטיבית של כימיה את פני השטח על מצע באמצעות מיגון הקשר של פלסמה בטמפרטורה נמוכה עם עובש פיזי. זה מיגון סלקטיבי עלים דפוס כימיים אשר יכול להנחות מצורף תא ותנועה. דפוס זה, או תבנית פני השטח, לאחר מכן ניתן להשתמש כדי ליצור רשתות של תאים, אשר יכולים לחקות את המבנה בטבע ומייצרת סביבה לשליטה לחקירות ניסיוני. הטכניקה היא גם מתאים ללימוד תופעה ביולוגית כפי שהוא מייצר דפוסי משטח יציב על מצעים פולימריים שקוף בצורה ביולוגית. דפוסי משטח להימשך שבועות עד חודשים ולכן יכול להנחות אינטראקציה עם תאים לפרקי זמן המאפשר לימוד של תהליכים ארוכי טווח הסלולר, כגון בידול adaption. שינוי על פני השטח הוא כימיים בעיקר בטבע, ולכן לא מציגים הפרעה טופוגרפית או פיזית על הפרשנות של התוצאות. הוא גם אינו דורש שימוש בחומרים קשים או רעילים להשיג דפוסים והוא תואם עבור בתרבית רקמה. יתר על כן, ניתן ליישם לשנות סוגים שונים של מצעים פולימריים, אשר בשל היכולת לכוון את הנכסים שלהם הם אידיאליים עבור נמצאים בשימוש נרחב ביישומים ביולוגיים. ההחלטה השגה הוא גם מועיל, כמו בידוד של תהליכים ספציפיים, כגון הגירה, הדבקה, קשירה או מאפשרת, תצפיות נפרדות ברור לכל אחד לרמה multicell. שיטה זו כבר מועסק כדי ליצור רשתות רחב של סוגי תאים שונים לחקירות מעורבים הגירה, איתות, היווצרות רקמה, ואת התנהגות ואינטראקציות של נוירונים לדין ברשת.

טכניקה צדדי ליתוגרפיה פלזמה פותחה כדי ליצור דפוסים משטח יציב להדרכת מצורף הסלולר. טכניקה זו יכולה להיות מיושם כדי ליצור רשתות התא כולל אלה המחקות רקמות טבעיות שימש לחקר מספר סוגי תאים שונים.

Surface פלזמה ליתוגרפיה דפוסים של יצירת רשתות Cell

מניפולציה סיסטמטית של מיקרו-סביבה תאית ברזולוציה של מיקרו- וננו-סקאל נדרשת לעיתים קרובות כדי לפענח תהליכים תאיים ומולקולריים שונים...

המטרה הכללית של הניסוי הבא היא ליצור מיקרו-סביבות תאיים כדי לבחון שאלות ביולוגיות הנוגעות להתנהגויות של תאים בודדים ושל קבוצות תאים המתרחשות במימדי מיקרו וננו. דבר זה מושג תחילה על ידי תכנון תבניות שיכוונו בסופו של דבר את מיקום התאים. לאחר מכן, עיצובים אלו מתורגמים למשטחים בעלי תבנית באמצעות פוטוליתוגרפיה, המאפשרת יצירת תבניות מיגון פלסמה באמצעות ליתוגרפיה רכה.לבסוף, תבניות מיסוך אלו מסודרות כחצובה בתוך צלחת פטרי כדי לאפשר חשיפה סלקטיבית של המשטחים שמתחתן לפלסמה, אשר תשאיר דפוס כימי הרגיש לתאים באזורים שמתחת לכל תבנית. ניתן לקבל תוצאות המראות כיצד התנהגות התא תלויה במיקרו-סביבתו ובאינטראקציה שלו עם תאים שכנים. שיטה זו יכולה לסייע במתן תשובה לשאלות מפתח לגבי השפעותיהן של מיקרו-סביבות על התנהגות תאים, כגון כיצד אינטראקציות בין קבוצות של תאים משפיעות על תופעות מסדר גבוה יותר?וכיצד רמזים ננו-מטריים תת-תאיים משפיעים על תפקודים כגון נדידה ובריאות והתמיינות? ראשית, השתמשו בדבק מהיר כדי להצמיד שקופית עם תבנית למחסנית של שקופיות ריקות. לאחר מכן, צרו מכל מנייר אלומיניום הגדול מעט ממחסנית השקופיות, ומספיק גדול כדי להכיל 30 grams של poly dimethyl suboxane או PDMS.הניחו את ערימת השקופיות בתוך המיכל ולאחר מכן שפכו PDMS מעל ערימת השקופיות כדי ליצור תבנית ראשונית. לאחר מכן, בצעו דגזינג (Degas) ל-PDMS על ידי הנחת המיכל בתוך תא ואקום. שברו בועות אוויר שנותרו ב-PDMS על ידי הסרה והחזרה מהירה של אצבע מעל צינור שסתום היניקה מספר פעמים, כדי לאפשר באופן רגעי זרימה של אוויר אל תוך התא.השסתום נשאר סגור למשך חמש דקות של ניתוק גזים רציף. לאחר מכן, יש להניח ל-PDMS להתבשש במנדף הזרימה הנקי בטמפרטורת החדר למשך יום עד יומיים. לאחר ההבשלה, מקלפים את ה-PDMS מהדפוס המאסטר, ובכך יוצרים תבנית.בשלב הבא, שפכו שכבה דקה של 6 g של אפוקסי דו-מרכיבי שערבובו נמשך דקה אחת בלבד אל תוך תבנית המאסטר. בצעו ניקוי בועות (Degas) לאפוקסי באופן מיידי באמצעות מחזורי שבירת בועות מרובים לפני שהאפוקסי יתגבש. לאחר שהאפוקסי שעבר Degas הושאר ללא הפרעה למשך שעה, הוא יהיה במצב של פולימריזציה חלקית.הוסף אפוקסי נוסף לתבנית ללא ניקוי בועות (degassing) כדי ליצור מבנה עבה יותר, שיהיה קל יותר לטיפול בשלבים מאוחרים יותר. לאחר מכן, הנח לאפוקסי להתביש במשך יום עד יומיים. לאחר שהתבנית מאפוקסי התביישה, הוצא את האפוקסי מתבנית המאסטר של ה-PDMS, ולאחר מכן עטוף סרט הדבקה סביב תבנית האפוקסי כדי ליצור מיכל.ניתן ליצור תבנית עבודה על ידי שפיכת PDMS על תבנית האפוקסי, ביצוע ואקום (degassing) ל-PDMS ואשור התבנית החדשה למשך יום עד יומיים. לאחר שהתבנית העובדת מאשורה, קלפו אותה מהאפוקסי ואחסנו את שתיהן בתוך צלח Petri בתוך מיכל פלסטיק אטום בתוך תא זרימה כדי לשמור על הנקיון. כדי להכין תבנית לתבנית פני שטח, חתכו חלקים קטנים מהתבנית העובדת בעזרת להב תער וחלקו את החלקים לתוך צלח Petri.מיקומי חלקי התבנית הללו מסומנים בגב צלחת הפטרי באמצעות מרקר קבוע, על ידי שרטוט קווי מתאר סביב המיקומים שבהם מונחים חלקי התבנית. צרו חצובה מחלקים אלו והניחו משקולת על החצובה כדי להבטיח מגע הדוק (conformal contact) בין התבנית העובדת לבין פני השטח של צלחת הפטרי. הסתכלו על תחתית הצלחת כדי לוודא מיקום נכון, כפי שניתן לראות בנוכחות של תעלים הגלויים לעין בלתי מזוינת או באמצעות זכוכית מגדלת קטנה. הכניסו את המבנה לתא פלזמה.התחל את טיפול הפלסמה לאחר טיפול הפלסמה. הסר את התבנית ואת סידור המשקולות והנח את צלחת הפטרי בתוך תא בטיחות ביולוגית תחת אור UV למשך 10 דקות לצורך עיקר. אחסן את הצלחת שם עד לזריעת התאים בה.דללו את תאי הניסוי הנבחרים במצע הגידול הסטנדרטי שלהם כדי להגיע לרמת ההצטברות (confluence) הרצויה. לאחר הנחתה על פני השטח של פטריית הפטרי עם התבנית, מזגו שלוש מיליליטר של תמיסת התאים אל תוך פטרית הפטרי. דגרו את פטרית הפטרי עם התבנית בטמפרטורה של 37 °C, 5% carbon dioxide ו-100% לחות למשך מספר שעות עד מספר ימים, כדי לאפשר לתאים להתרכז על התבנית שנוצרה על ידי תא הפלזמה.התבנית נבדקת באמצעות מיקרוסקופיית ניגודיות פאזה (phase contrast). בעת תרבית של תאי נוירובלסטומה, יש להוסיף 10 micromolar של רטינואיק אסיד מדי יום, עד לצפייה בדפרנציאציה של התאים למצב דמוי נוירון. יש להחליף את מצע התרבית הסטנדרטי בכל שלושה עד ארבעה ימים.תוצאה טיפוסית של יישום טכניקת הליתוגרפיה בפלסמה היא יצירת תבנית של תאים הדומה למבנה שרירותי או טבעי כלשהו. דוגמה לכך ניתן לראות כאן בדמות זו, עם נוירונים שעברו דיפרנציאציה באמצעות רטינואיק אסייד על תבנית של קווים. וכאן בדמות זו, שבה נוצרו קווים ורשתות של נוירונים, ניתן להשתמש גם בסוגי תאים שאינם נוירונים, כפי שניתן לראות בשתי הדמויות הבאות: דמות זו מציגה תאי אנדותל של וריד טבילית אנושי, ודמות זו מציגה תאי שריר שלד C2C12 היוצרים רשתות, כפי שניתן לראות כאן.ניתן להגדיר תבניות גם עבור חומרים כגון polylysine כדי להקל על היצמדות של סוגי תאים מסוימים ולשימושים אחרים. לאחר הליך זה, ניתן לשלב קלטים נוספים, כגון מיקרופלואידיקה, בדיקת תאים או מניפולציה גנטית של חלבונים ספציפיים, במטרה לענות על שאלות נוספות, כגון כיצד שילובים של גירויים משפיעים על התנהגות תאים בודדים ועל התנהגות תאית מסדר גבוה יותר?

plasma-lithography-surface-patterning-for-creation-of-cell-networks

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

עצמית התאספו monolayers (Sams) נוצר זמן alkane thiols על שרשרת זהב לספק מוגדרים היטב מצעים ליצירת דפוסי חלבון תא הכליאה. הדפסה Microcontact של hexadecanethiol באמצעות חותמת (PDMS) polydimethylsiloxane ואחריו למלא את משבצות עם גליקול, הסתיים alkane תיאול מונומר מייצר דפוס שבו חלבונים בתאים לספוג רק לאזור hexadecanethiol חותמת.

יצירת דו מימדי מצעים Patterned עבור החזקת חלבון ו-Cell

בפרוטוקול זה, אנו מדגימים ייצור של שכבות תרבית תאי לב ביומימטיות העשויות משני חומרים פולימריים נפרדים באמצעות ליתוגרפיה של כוח נימי.  השיטות המתוארות מספקות טכניקה ניתנת להרחבה וחסכונית להנדסת המבנה והתפקוד של רקמות לב מקרוסקופיות ליישומי in vitro ו-in vivo.

נימי חיל יתוגרפיה להנדסת רקמות לב

פרוטוקול זה מתאר שיטת microfabrication התואם לדפוסי תא על SiO 2. עיצוב parylene-C מוגדר מראש מודפס photolithographically על SiO 2 הוופלים. תאים לאחר דגירה עם סרום (או פתרון הפעלה אחר) לדבוק במיוחד ל( ולגדול בהתאם להתאמה של) parylene-C שבבסיס, בעוד שנהדף על ידי SiO 2 אזורים.

תא דפוסים על photolithographically מוגדר Parylene-C: SiO<sub&gt; 2</sub&gt; מצעים

פרוטוקולים לעריכה אחת נוירון microfluidic ומיסוך מים לדפוסי פלזמה בשבב של ציפויים ביולוגי מתוארים. ניתן להכין שיתוף תרבויות מקושרות ביותר באמצעות תשומות תא מינימליות.

הכנת עצבית שיתוף תרבויות עם Precision תא בודד

פרוטוקול זה מתאר מתודולוגיית הדפסה ביולוגית באמצעות מערכת הפקדה רובוטית אוטומטית המשלבת רמזי הנחיה טופוגרפיים חרוטים עם תצהיר מדויק של תא הנושא דיו הידרוג'ל. התאים המודפסים מועברים ישירות לתכונות החרוטות ומסוגלים לחוש ולהתמצא איתם.

טכניקת Dispensing רובוטיות אוטומטית להכוון משטחים Bioprinting של תאים

מוצג פרוטוקול לייצור שטח גדול של מצע ננו-דפוסי מתבניות ננו-דפוסיות קטנות לחקר אפנון ננוטופוגרפי של התנהגות התא.

הרחבת טכניקת תפר באמצעות מצעי nanopatterned עבור Nanotopographical אפנון של התנהגות תא

דוח זה מתאר טכניקה פשוטה וקלה לביצוע, תוך שימוש בוואקום בלחץ נמוך, למילוי תעלות מיקרופלואידיות בתאים ומצעים למחקר ביולוגי.

שיטה צדדית של חלבוני דפוסי תאים

כאן אנו מציגים עבור סריקה מרחבית ננוליתוגרפיה בדיקה זמינה על-ידי יישור איטרטיביים של מערכי בדיקה, כמו גם הניצול של דפוסי ליטוגרפית ללימודי אינטראקציה תא-פני פרוטוקול.

ננוליתוגרפיה בדיקה סריקת שטח גדול בהנחייתם של יישור אוטומטי ויישומו המצע פבריקציה נוספת ללימודי תרבות תא

פרוטוקול זה מציג שיטת המיקרו-ליתוגרפיה ללא הגבלה, פשוטה ונגישה לבעלי רקע ביוהנדסי מוגבל. שיטה זו משתמשת בסטנסילים מותאמים אישית לחתוך לייזר כדי מיקרו מטריצות חלבונים מטריצה בצורה של עניין עבור מודלדירוג תאים מורפולוגיות. ההליך עבור מיקרופנינג הוא הפגין באמצעות מושרה המושרה תא גזע המופק הקרדיוציטים.

פשוט ליתוגרפיה-ללא מיקרוהדפס תא יחיד באמצעות סטנסילים לייזר לחתוך

הפרוטוקול המוצג כאן מאפשר ייצור אוטומטי של מיקרופטרנים המתקננים את צורת התא כדי לחקור מבנים ציטוסקלטליים בתוך תאי יונקים. טכניקה ידידותית למשתמש זו ניתנת להגדרה עם מערכות הדמיה זמינות מסחרית ואינה דורשת ציוד מיוחד שאינו נגיש למעבדות סטנדרטיות לביולוגיה של התא.

שליטה בגיאומטריית התא באמצעות מיקרופטרנינג בסיוע לייזר אינפרא אדום

באופן מסורתי, תרבית תאים מבוצעת על מצעים מישוריים המחקים בצורה גרועה את הסביבה הטבעית של תאים in vivo. כאן אנו מתארים שיטה לייצור מצעי תרביות תאים עם גיאומטריות מעוגלות רלוונטיות מבחינה פיזיולוגית וחלבונים חוץ-תאיים מיקרו-פטרייתיים, המאפשרת חקירה שיטתית של חישה תאית של רמזים חוץ-תאיים אלה.

יצירת מיקרו-סביבה תאית רב-תכליתית על-ידי UV-Photopatterning של מצעי תרביות תאים תלת-ממדיים

למד ליצור מיקרו-סביבות תאיות באמצעות ליתוגרפיית פלזמה לחקר התנהגות תאים בקנה מידה מיקרו וננו. שיטה זו מאפשרת הכוונת מיקום תאים וחקירת אינטראקציות בין תאים שונים במעבדה.

Surface פלזמה ליתוגרפיה דפוסים של יצירת רשתות Cell

גלה סרטונים נוספים