Questo protocollo descrive un metodo di patterning cellulare ad alto rendimento senza inchiostro, senza marcatura, indipendente dal substrato e basato sull'effetto Archimede magnetico.
È richiesta un abbonamento a JoVE per visualizzare questo contenuto. Accedi o inizia la tua prova gratuita.
Articolo metodologico
Questo protocollo descrive un metodo di patterning cellulare ad alto rendimento senza inchiostro, senza marcatura, indipendente dal substrato e basato sull'effetto Archimede magnetico.
Il pattern cellulare, che consente un controllo preciso del posizionamento cellulare, presenta un vantaggio unico nello studio del comportamento cellulare. In questo protocollo, viene introdotta una strategia di pattern cellulare basata sull'effetto Magnetic-Archimede (Mag-Arch). Questo approccio consente un controllo preciso della distribuzione cellulare senza l'uso di materiali di inchiostro o particelle di marcatura. Introducendo un reagente paramagnetico per migliorare la suscettibilità magnetica del terreno di coltura cellulare, le cellule vengono respinte dai magneti e si dispongono in uno schema complementare ai set di magneti posizionati sotto il substrato microfluidico.
In questo articolo vengono fornite procedure dettagliate per il pattern delle celle utilizzando la strategia basata su Mag-Arch. Vengono offerti metodi per la modellizzazione di tipi di cellule singole e di più tipi di cellule per esperimenti di co-coltura. Inoltre, vengono fornite istruzioni complete per la fabbricazione di dispositivi microfluidici contenenti canali per il patterning cellulare. Ottenere questa funzionalità utilizzando metodi paralleli è impegnativo, ma può essere fatto in modo semplificato ed economico. L'impiego del pattern cellulare basato su Mag-Arch fornisce ai ricercatori un potente strumento per la ricerca in vitro .
Il pattern cellulare si sta evolvendo in una tecnologia intuitiva e potente per gli studi in vitro 1. Manipolando le posizioni delle cellule nelle piastre di coltura, fornisce soluzioni per una varietà di esperimenti, tra cui la migrazione cellulare2, la co-coltura multicellulare biomimetica3, l'assemblaggio di organoidi4, gli studi sui biomateriali5 e altro ancora. Nella maggior parte delle situazioni, un metodo senza inchiostro e senza etichette è preferito per il patterning cellulare perché offre facilità d'uso e un'elevata vitalità cellulare per le indagini successive.
L'effetto Mag-Arch è un fenomeno fisico in cui gli oggetti diamagnetici nei liquidi paramagnetici tendono a muoversi verso regioni con campi magnetici deboli6. Le cellule viventi sono naturalmente diamagnetiche, mentre i terreni di coltura cellulare possono essere resi paramagnetici aggiungendo elementi paramagnetici solubili, come la dimeglina gadopentetata (Gd-DTPA), comunemente usata per via endovenosa nella risonanza magnetica nucleare come agente di contrasto7. Di conseguenza, ci si aspetta che le cellule vengano respinte dal mezzo paramagnetico circostante e si spostino verso regioni in cui i campi magneticisono più deboli. Un campo magnetico modellato può essere facilmente generato utilizzando una serie di magneti al neodimio. Idealmente, i modelli cellulari sono assemblati in opposizione ai modelli magnetici. Tecnicamente, questo è definito come un metodo label-free perché l'unico reagente aggiuntivo, Gd-DTPA, rimane nell'ambiente extracellulare e non si lega alle cellule. Pertanto, le potenziali influenze sulla successiva coltura cellulare possono essere facilmente evitate sostituendo il terreno di coltura. Rispetto ad altri metodi 1,3,9,10, la strategia basata su Mag-Arch non richiede componenti di bio-inchiostro o l'applicazione di particelle specifiche per etichettare positivamente le cellule. Inoltre, è stato dimostrato che funziona su più substrati per l'adesione cellulare ed è in grado di modellare le cellule ad alto rendimento4.
Questo articolo presenta un protocollo dettagliato per il pattern cellulare utilizzando il metodo basato su Mag-Arch, che copre tutto, dalla fabbricazione del dispositivo alla regolazione del pattern cellulare. Oltre ai modelli che abbiamo dimostrato, gli utenti possono facilmente creare vari modelli di celle utilizzando magneti e soluzioni Gd-DTPA. Inoltre, vengono forniti anche protocolli per l'assemblaggio di modelli complessi di co-coltura e la manipolazione di cellule in chip microfluidici chiusi.
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
1. Assemblaggio dei set di magneti
2. Pattern cellulare su vetrini
3. Modellazione di co-coltura mediante magnete laterale: fabbricazione della dima mobile
NOTA: La seguente procedura viene presentata per sfruttare il modello di celle basato su Mag-Arch ed esplorare la possibilità di ulteriori applicazioni.
4. Pattern di co-coltura regolando la concentrazione di Gd-DTPA
NOTA: I GBCA non influenzano in modo significativo l'adesione cellulare o la successiva crescita alle concentrazioni di lavoro (≤75 mM). Inoltre, i pattern cellulari sono influenzati dalla concentrazione di Gd-DTPA: concentrazioni più elevate si traducono in pattern cellulari più piccoli/sottili. Pertanto, è possibile creare sistemi di co-coltura semplicemente regolando la concentrazione di Gd-DTPA. In questo esempio viene illustrata la creazione di serie di matrici circolari concentriche.
5. Pattern cellulare in chip microfluidico
NOTA: Il metodo basato su Mag-Arch ha dimostrato di funzionare in camere strette chiuse nel nostro precedente studio8. Di seguito è riportato un esempio di creazione di serie di array di punti in un canale microfluidico.
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Sono stati selezionati magneti rettangolari (1,5 mm × 10 mm × 35 mm) e cilindrici (Φ1,5 m × 10 mm) per creare modelli di celle come dimostrazione. Gli utenti hanno la flessibilità di modificare le dimensioni e la forma dei magneti o di assemblarli in modo diverso per creare diversi modelli di celle. Nella Figura 1A,B, i magneti sono stati assemblati, con i poli magnetici raffigurati in blu (sud) e rosso (nord) per chiarezza. In questa configurazione, i magneti si attraggono ...
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Il pattern cellulare basato su Mag-Arch fornisce una soluzione di facile utilizzo per la maggior parte dei laboratori biomedici. Questo metodo avanza parallelamente ai caratteri di senza inchiostro, senza etichetta, indipendente dal substrato e la capacità di patterning ad alta produttività 8,13. Per la creazione di modelli di celle di tipo singolo, crea una serie di celle in un unico passaggio. La procedura termina semplicemente rinfrescando i terreni di coltura...
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Gli autori non hanno interessi finanziari concorrenti.
Questo studio è sostenuto finanziariamente dal National Key R&D Program of China (2021YFA1101100), dalla National Natural Science Foundation of China (32000971), dai Fundamental Research Funds for the Central Universities (No. 2021FZZX001-42) e dallo Starry Night Science Fund of Zhejiang University Shanghai Institute for Advanced Study (Grant No. SN-ZJU-SIAS-004).
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| A2780 cellule di carcinoma ovarico | Procell | CL-0013 | |
| Terreno di coltura cellulare (DMEM, alto glucosio) | Gibco | 11995040 | |
| Vetrini di copertura | Citotest Scientific | 80340-3610 | Per la fabbricazione di microfluidica. Dimensioni: 24 mm & volte; 50 mm |
| DiD | MedChemExpress (MCE) | HY-D1028 | Per la marcatura di cellule con fluorescenza rossa (Es: 640 nm) |
| DiI | MedChemExpress (MCE) | HY-D0083 | Per la marcatura di celle con fluorescenza arancione (Es: 550 nm) |
| Siero fetale bovino (FBS) | Biocanale | BC-SE-FBS07 | |
| Gadopentetato dimeglumina (Gd-DTPA) | Beijing Beilu Pharmaceutical | ||
| Gelatina | Sigma Aldrich | V900863 | |
| Vetrini per celle | Citotest Scientific | 80346-2510 | Diametro: 25 mm; spessore: 0,19-0,22 mm |
| Lastre di vetro | Ferramenta | Per la fabbricazione di microfluidica. Dimensioni: 40 mm & | |
| Cellule endoteliali della vena ombelicale umana (HUVEC) | mmServicebio | STCC12103G-1 | |
| Magneti al neodimio-ferro-boro (N52) | Rivestimento | ||
| (Gel Slick Solution) | Lonza | 1049286 | Per comodità di sformatura durante la fabbricazione di microfluidica |
| Soluzione salina tamponata con fosfato (PBS) | Servicebio | G4200 | |
| Pulitore al plasma | SANHOPTT | PT-2S | |
| Kit polidimetilsilossano (PDMS) | Kit | elastomero siliconico DOWSIL SYLGARD 184 | Per la fabbricazione di stampi microfluidici |
| in politetrafluoroetilene (PFTE) | ferramenta PURESHI | Personalizzato online, per la fabbricazione di microfluidica | |
| Piastra in silicone | ferramenta PURESHI | ||
| Smooth Muscle Celle (SMC) | Procell | CL-0517 | |
| Pulitore ad ultrasuoni | Sapeen | CSA-02 |
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.