$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
1. Passivering van dekglaasjes met PLL-PEG-biotine
Deze stap is bedoeld om het oppervlak passiveren zodat cellen hechten en migreren naar specifieke gebieden op het dekglaasje bedekt die zijn gemaakt met microcontract afdrukken (Stap 2-3a) of dip pen lithografie (Stap 3b). Voor de passivering wordt een co-polymeer van poly-L-lysine (PLL) en polyethyleenglycol (PEG) gebruikt waarbij 20% van de PEG-moleculen worden geënt aan biotine (PLL-PEG-biotine).
- Om dekglaasjes (18 mm x 18 mm), onderdompelen in een rek in 100% ethanol schoongemaakt en plaats het rek in een bad sonicatie gedurende 30 minuten. Droog de dekglaasjes in lucht of onder een stikstofstroom.
- Vervolgens ultrasone trillingen de dekglaasjes gedurende 30 minuten in 1 M NaOH. Daarna spoel de glazen oppervlakken door voorzichtig te dompelen het rek in een bekerglas gevuld met 1,5 L Milli-Q H 2 O. Herhaal het spoelproces driemaal met verse Milli-Q H 2 O telkens. Droog het glas dekglaasjes ineen oven bij 60 ° C.
- Plaats helft van de schone dekglaasjes afzonderlijk in een vochtige kamer, die is gemaakt van een 24-well plaat gedeeltelijk gevuld met H 2 O. Drop 15 pi van PLL-PEG-biotine (1 mg / ml) in PBS aan elke dekglaasje bedekt. Neem de andere helft van de resterende schone glazen dekglaasjes en zorgvuldig sandwich van de PEG-oplossing. Laat de dekglaasjes gedurende 1 uur in de vochtige kamer. Schuif de kern dekglaasjes voorzichtig weg van elkaar zonder schrapen PEG-coating en spoelen met Milli-Q H 2 O. Het water moet gemakkelijk glijden over de PEG-behandelde zijde. Indien nodig drogen aan de lucht het glas dekglaasjes op papier handdoek met het behandelde oppervlak naar boven. Sla de dekglaasjes in een vacuümexsiccator tot verder gebruik.
2. Fabricage van stempels voor microcontact afdrukken
We beschrijven twee processen op patroon streptavidine tracks op de gepassiveerde dekglaasjes. De eerste, microfoonrocontact afdrukken vereist doorgaans het vervaardigen van een silicium meester waaruit een PDMS stempel wordt gegoten. In ons geval, het patroon op de PDMS stempel 100 urn brede lijnen 290 urn center op hart afstand zijn met een functie hoogte van 25 pm. Hieronder beschrijven we kort hoe een geschikte silicium master (Stap 2.1-2.3) en PDMS stempel (Stap 2.4) fabriceren. Er zijn echter meerdere protocollen voor microcontact afdrukken beschreven in de literatuur 19-23, die geschikt zijn voor het afdrukken van eiwitpatronen op dekglaasjes. Masters kunnen ook op maat worden gemaakt en gekocht uit commerciële bronnen.
- Eerste Reinig de silicium wafer (4 "in diameter) door incubatie in Piranha-oplossing (3:1 v: v zwavelzuur en 30% waterstofperoxide). Gedurende 20 min spoelen wafer 10 keer grondig met MilliQ H2O Droog de wafer in een oven bij 150 ° CO / N.
- Spoel de schone en gedroogde silicium wafer met 100% aceton, gevolgd door 100% isopropyl alcohol. Volgendespin-coat 2 ml GM1070 SU-8 fotolak (Gersteltec Sarl) op de wafer bij 3100 rpm gedurende 40 seconden in een 25 pm dikke laag. Het monster wordt vervolgens gebakken op een hete plaat bij 65 ° C gedurende 5 min gevolgd door een verdere 5 minuten bij 95 ° C.
- Maak de SU-8 fotolak aan UV-licht gedurende 60 sec onder een fotomasker met het gewenste patroon (bijvoorbeeld met behulp van een Quintel Q6000 masker aligner) en herhaal het bakproces te beschrijven in 2.2. Dan wordt het monster ontwikkeld door onderdompeling van de wafer in SU-8 developer (Gersteltec Sarl) gedurende 4 min, gespoeld in 100% isopropyl alcohol en gedroogd onder een stikstofstroom. Het gebied van de SU-8 fotolak die niet blootgesteld aan UV licht wordt dus verwijderd, waardoor de inverse patroon van de PDMS stempel.
- De volgende stap is een PDMS stempel gegoten uit silicium master. Eerste meng 1 deel (w / w) van het uithardingsmiddel met 10 delen elastomeer prepolymeer (Sylgard 184). Om eventuele luchtbellen te verwijderen, ontgas de mengsel in een exsiccator met het vacuümsysteem verbonden lijngedurende 1 uur. Vervolgens giet het PDMS elastomeer op het silicium meester in een petrischaal tot ongeveer 1 cm hoog en genezen meester en PDMS mengsel in een oven bij 70 ° C gedurende 1 uur. Tenslotte wordt de PDMS stempel verwijderd uit het silicium master en op maat gesneden.
3. Patronen Streptavidine of Adhesive Cues op Gepassiveerd dekglaasjes
Na passiveren dekglaasjes, worden eiwitpatronen bedrukt met microcontact afdrukken (Stap 3a) of dip-pen lithografie (stap 3b). In ons geval wordt streptavidine gedrukt als lijnen die de basis voor de RGD hellingen (Stap 4) vormen. Dezelfde procedure kan ook worden gebruikt voor het afdrukken matrixeiwitten van lijm patronen.
Een alternatieve methode om microcontact afdrukken voor de patroonvorming van biomoleculen op oppervlakken dip pen lithografie. In dip pen lithografie wordt een cantilever gebruikt om een klein volume over te brengen op het oppervlak. De grootte van de cantilevers, viscosity van de oplossing, het tijdstip van de cantilever contacteren op het oppervlak hydrofobiciteit van het oppervlak en vochtigheid in de kamer drukken de grootte van de gedrukte functies. Het voordeel van deze werkwijze is dat verschillende patronen kunnen worden afgedrukt voor elke experiment, omdat er geen noodzaak om masters en stempels fabriceren. Het nadeel is dat het langer duurt om een bepaald patroon af te drukken en dat kroontjespen lithografie is een specialist instrument dat niet beschikbaar zijn in veel laboratoria. De dip pen lithografie instrument dat we gebruikten was de NanoeNabler van Bioforce Nanoscience. Hier is gedrukt kleine stippen die <10 urn in diameter, waarvoor wij SPT10 consoles gebruikt.
3a. Microcontact afdrukken (μCP) Techniek
- Te reinigen en maken PDMS stempel meer hydrofiele Behandel de bedrukte zijde van het PDMS stempels in een UV en ozon (bijvoorbeeld UV ozon Procleaner van Bioforce Nanoscience) gedurende 1,5 uur. U kunt ook een plasma-reiniger voor een kortere tijd voor hetzelfde doel. Dit proces creëert een geoxideerde PDMS oppervlak 24, waarop de drukkende verbetert.
- Onmiddellijk na de ozon of plasmabehandeling, plaats en verspreid 10 ul streptavidine (1 mg / ml in PBS) op de PDMS zegels en laat gedurende 1 uur in een vochtige kamer (zoals een gedeeltelijk gevulde 6-well plaat, zie Stap 1.3) . Als sporen zichtbaar moet onder de fluorescentiemicroscoop gebruikt streptavidine dat is geconjugeerd aan een fluorofoor zoals streptavidine-AlexaFluor350.
- Verwijder overtollig streptavidine van de stempel met tissue papier en lucht droog de stempel voor ongeveer 1 minuut. Druk lichtjes op de stempel op de PLL-PEG-biotine-gecoat glas dekglaasje aan.
- Als fluorescerende streptavidine werd gebruikt in stap 3.a2, onderzoeken het patroon met behulp van onder een epifluorescentiemicroscoop. Bewaar de bedrukte zijde in een exsiccator.
3b. Dip Pen Lithografie
- Eerste Meng 1 deel 1 mg / ml streptavidine of streptavidin-AlexaFluor350 met 10 delen glycerol (v / v) en belading 5 pi van het mengsel op de cantilever. Dan begint het drukproces, zoals beschreven in de gebruiksaanwijzing van de kroontjespen lithografie instrument. De vlekgrootte tot ongeveer 5 urn verminderen passen afdruksnelheid, contacttijd van de cantilever op het oppervlak of verticale afstand van de cantilever aan het oppervlak. In het voorbeeld van figuur 2c werden dots afgedrukt in een lijn met rijen en kolommen scheiding ingesteld tot 10-15 urn. Deze afstand is voldoende om dots voorkomen in elkaar over, maar maakt het observeren van meerdere punten in een gezichtsveld met de meeste microscoop instellingen.
- Bewaar de bedrukte zijde in een exsiccator.
4. Het creëren van Adhesive Verlopen op Streptavidine-patroon oppervlakken
We maken kleefstof gradiënten van biotine-RGD op dekglaasjes die zijn gecoat met streptavidine (Figuur 3) of contain streptavidine patronen op gepassiveerd dekglaasjes (Figuur 5). Om een oppervlak gradiënt te creëren, hebben we gebruik gemaakt van een in de handel verkrijgbare microfluïdische apparaat (de zogenaamde sticky-Slide Chemotaxis 3D uit Ibidi) die een stabiele oplossing gradiënt door passieve diffusie creëert. Concurreren om streptavidine bindingsplaatsen gebruikten we twee tegengestelde gradiënten van biotine-RGD en biotine dat was geconjugeerd aan RGD (zie figuur 1).
- Plak de streptavidine-gecoate of-patroon dekglaasjes op de kleverige kant van de sticky-Slide Chemotaxis 3D-apparaat. Opdat er geen lekkage enkele uren worden de randen van de inrichting afgesloten met een dunne laag Vaseline verwarmd en met een tweede laag van een mengsel van 1 deel Vaseline op 1 deel paraffinewas (w / w).
- Vul het kanaal van het apparaat met 6 pi PBS in het kanaal. Vul de twee reservoirs met 70 ul van 0,03 pg / pl biotine-4-fluoresceïne in PBS en 70 & mu, l van 0,03 pg / pl biotine-RGD in PBS, respectievelijk. Incubeer de monsters bij kamertemperatuur in het donker gedurende 1 uur.
- Verwijder de biotine oplossingen en zorgvuldig naspoelen terwijl aan de microfluïdische apparaat tweemaal met PBS. Markeer de richting van de gradiënt en kleefmiddel indien nodig, de inrichting gevuld met PBS bij 4 ° C opgeslagen voor maar zorgen dat het apparaat niet uitdroogt. Desgewenst analyseren lijm verloop met een fluorescentiemicroscoop.
5. Etikettering van Cellen met fluoroforen voor live cell imaging
Cellen worden gelabeld met fluorescente kleurstoffen die cell tracking staan onder de fluorescentiemicroscoop. Gemeenschappelijke probes zijn fluorescerende markers organellen, zoals Syto 64 Red die de celkern aanbrengt. Hiertoe worden cellen eerst drie keer gewassen met PBS en vervolgens geïncubeerd met 1 uM Syto 64 Red in kweekmedia gedurende 45 min en tenslotte nog drie keer gewassen met PBS. Houd er rekening mee dat de cellen niet zou moeten zijnbewaard in PBS gedurende lange tijd.
Alternatieve kleurstoffen voor cell tracking zijn CellTracker serie die het cytoplasma vlekken en blijven tijdens cel migratie en verdeeldheid. Transfectie van cellen met fluorescent eiwit is bijzonder nuttig om de subcellulaire verdeling van een eiwit van interesse opnemen tijdens migratie. Echter, fluorescente eiwitten typisch foto-bleach sneller dan organische kleurstoffen, zodat op lange termijn waarnemingen niet mogelijk.
6. Laden van cellen met een oplosbare Gradient in de Microfluidics Device
- Tellen fluorescent gemerkte cellen gesplitst in twee buizen van gelijke celaantallen. Wassen en een tube van cellen te resuspenderen met media die de chemoattractant, zoals gemodificeerde Eagle laag glucose Dulbecco's Medium (DMEM) met 10% foetaal bovine serum (FBS). Wassen en resuspendeer de andere buis van cellen in media zonder chemoattractant, dwz DMEM met 0% FBS. De eindconcentratiecellen in elke buis moet 5 x 10 5 cellen / ml.
- Verwijder alle oplossingen van de microfluïdische apparaat (uit stap 4.3) en plaats het op de microscoop podium (zie stap 7). Belasting 70 pi cellen (5 x 10 5 cellen / ml in 0% FBS DMEM) in een reservoir en 70 pi HeLa-cellen (5 x 10 5 cellen / ml in DMEM 10% FBS) in een andere. Losjes plaats een tape over de reservoirs om verdamping te voorkomen. Als cellen op het oppervlak zijn gepreïncubeerd voorafgaand aan beeldvorming, is het wenselijk dat de cellen worden geladen in het apparaat in kweekmedium zonder gradiënt. De inrichting wordt dan geplaatst op de microscoop podium en het medium vervangen door gradient media zoals DMEM zonder FBS in een reservoir en DMEM met 10% FBS in de andere.
7. Live cell imaging en data-analyse
- Schakel de microscoop (Nikon Ti-E) schoonmaken en de fase tenminste 1 uur voordat het experiment.
- Zorg ervoor dat het kanaal van de microfluidic apparaat in het gezichtsveld en cellen in focus. Selecteer beeldacquisitie parameter zoals belichtingstijden en TL-filters, beeld opeenvolging van helderveld en fluorescentie dat cellen en sporen vangt en tijd punten en opnametijd (bijv. elke 15 min. gedurende 16 uur).
- Gegevens analyseren met geschikte software zoals ImageJ Handmatige sporing of Ibidi Chemotaxis en Migration Tool.