Name: Fabricage van magnetische platforms voor micronschaalorganisatie van onderling verbonden neuronen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-07-14T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 54 s
Description: Leer hoe magnetische manipulatie neuronale netwerkvorming op microniveau regelt met magnetische nanopartikels en microgepatternde platforms. Deze methode biedt nieuwe therapeutische mogelijkheden voor bio-interfacetechnologie.

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

Dit onderzoek werd ondersteund door het Ministerie van Wetenschap & Technologie, Israël, en door de Israeli Science Foundation (569/16).

OPMERKING: Voer alle biologische reacties uit in een bioveiligheidskast.
1. Magnetische platformfabricage
<ol><li>lithografie<ol>
<li>Snijd glazen dia's in 2 x 2 cm2 met behulp van een schrijfpen. Reinig de glazen dia's in aceton en vervolgens isopropanol gedurende elk 5 minuten in een ultrasonicatiebad. Droog met ultra-hoge zuiverheid (UHP) stikstof.</li>
		<li>Bedek het glas met fotoresist met behulp van spincoating bij 6.000 tpm gedurende 60 s, om een dikte van 1,5 μm te bereiken en bak op 100 °C gedurende 60 s. Stel het monster bloot aan een lichtbron, met behulp van een geschikte golflengte voor fotoresist, met een gewenst patroon, met behulp van een fotomasker of maskerloze lithografie.</li>
		<li>Ontwikkel gedurende 40 s in een ontwikkelaar, verdund in gedestilleerd water (DW) volgens de instructies van de fabrikant; wassen in DW gedurende 45 s en drogen met UHP stikstofgas. Inspecteer het patroon onder een optische microscoop.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Sputter depositie<ol>
<li>Plaats het monster in de hoofdkamer van het depositiesysteem en wacht op basisdruk (~5 × 10-8 Torr). Open de gasstroom; stel hierin de argonstroom in voor standaard sputteren (28 sccm [standaard kubieke cm per min). Ontsteek de sputterdoelen en stel vervolgens de sputterdruk in op 3 mTorr.</li>
		<li>Verhoog het vermogen op elk doel totdat de gewenste snelheid is bereikt. OPMERKING: Pd-snelheid: 0,62 A/s = 1,0 nm in 16 s; Co80Fe20 Snelheid: 0,32 A/s, 0,2 nm in 6,25 s.</li>
		<li>Schakel rotatie in. Deponeer de FM-meerlaag, afwisselend tussen de Co80Fe20- en Pd-doelen, door respectievelijk de doelluiken te openen en te sluiten. Deponeer 14 tweelagen Co80Fe20 (0,2 nm)/Pd (1,0 nm) en eindig met een extra aftoppingslaag van 2 nm Pd.</li>
		<li>Lift-off: Week het monster gedurende 30 minuten in aceton en spoel af met isopropanol. Droog vervolgens met UHP-stikstof en bewaar het monster in een schone en droge omgeving tot gebruik.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Karakterisering van magnetische apparatuur via transportmetingen
<ol><li>Gebruik een Si-substraat of glazen glijbaan met een kruisvormige magnetische staaf van 100 μm breedte, afgezet met FM-meerlagen (zie figuur 1C-inzet). Bevestig het monster aan de houder met dubbelzijdige tape.</li>
	<li>Bind met behulp van een draadlijmer 4 draden aan het monster, één op elk been van de kruiselektrode. Stel de monsterhouder en het monster in het transportmeetsysteem in met een magnetisch veld, zodat het magnetische veld loodrecht op het monster staat. Voer metingen uit bij kamertemperatuur.</li>
	<li>Voer transversale spanning (VT)meting van het apparaat uit; volg de markeringen in figuur 1C (inzet): breng een stroom van 1 mA aan tussen contact 1 en 3; meet de VT tussen contactlenzen 2 en 4; breng vervolgens een stroom aan tussen 2 en 4 en meet de spanning tussen 1 en 3. Bereken ten slotte het verschil tussen de spanningen van zowel de metingen als deling door 2 om VTte verkrijgen. Gebruik een schakelsysteem om automatisch te schakelen tussen de twee meetconfiguraties.</li>
	<li>Veeg het magnetisch veld tussen 0,4 T en -0,4 T in stappen van 5 mT en meet de VT als functie van het veld. Zet de dwarsweerstand (VT/I) versus het magnetisch veld in om het afwijkende Hall-signaal te bepalen, dat evenredig is met de loodrechte magnetisatie in de film.</li>
</ol>3. Karakterisering van MNP's en magnetische meerlagen door magnetometriemetingen
<ol><li>Magnetometrische meting voor FM-meerlagen<ol>
<li>Deponeer de FM-meerlaag op het Si-substraat (zie rubriek 1.2). Snijd het monster in 6 vierkanten van 4 x 4 mm2 formaat. Stapel de monsters op elkaar en plaats ze in de capsule loodrecht op de richting van het magnetisch veld (zie figuur 1D-inzet).</li>
		<li>Plaats de capsule in de magnetometer en meet de magnetisatie bij kamertemperatuur. Veeg het magnetisch veld tussen -0,4 T en 0,4 T.</li>
		<li>Bereken het totale volume van het magnetische materiaal, rekening houdend met de dikte van de magnetische laag, de grootte van de monsters en het aantal substraten. Deel de magnetisatie door het totale volume van het magneetmateriaal.</li>
		<li>Zet de magnetisatie (per volume-eenheid) versus het magnetisch veld in. Trek de diamagnetische achtergrond van het substraat af van de hoge magnetische veldrespons en extrapoleer de verzadigingsmagnetisatie van de FM uit de grafiek.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Magnetometrische meting voor MNP's<ol>
<li>Plaats een aangewezen massa MNP's in een synthetische polymeercapsule. Overweeg een groter volume bij het meten van kleine magnetisatieverzadigingswaarden.</li>
		<li>Als de MNPs in een oplosmiddel zijn gesuspendeerd, droogt u de MNPs door de capsule 's nachts open te laten. Plaats de capsule in de magnetometer en meet de magnetisatie bij kamertemperatuur. Veeg het magnetisch veld tussen -0,2 T en 0,2 T.</li>
		<li>Bereken de totale massa van de MNP's door het aangegeven volume te vermenigvuldigen met de deeltjesconcentratie. Normaliseer de resultaten tot 1 g.</li>
		<li>Zet de genormaliseerde magnetisatie (per gram) versus het magnetisch veld in. Extrapoleer de magnetisatieverzadiging van de MNPs uit de grafiek.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. Collageen-coating protocol
<ol><li>Coating van kunststof schalen<ol>
<li>Bereid 0,01 M HCl door 490 μL HCl toe te voegen aan 500 ml autoclaaf dubbel gedestilleerd water (DDW). OPMERKING: Voer deze stap alleen uit in de chemische kap.</li>
		<li>Verdun collageen type 1 (oplossing van rattenstaart) 1:60-1:80 in 0,01 M HCl om de uiteindelijke werkconcentratie van 50 μg/ml te verkrijgen. Plaats 1,5 ml van de verdunde oplossing in een kweekschaal van 35 mm. Laat de schaal 1 uur afgedekt in de kap staan.</li>
		<li>Verwijder de oplossing en was 3x in steriele 1x fosfaatgebufferde zoutoplossing (PBS). Het gerecht is klaar voor celzaden.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Coating glasglijbanen<ol>
<li>Verdun collageen type 1 (oplossing van rattenstaart) 1:50 in 30% v/v ethanol. Voeg voor het coaten van een schaal van 35 mm 20 μL collageen toe aan 1 ml 30% ethanol.</li>
		<li>Bedek de schaal met de oplossing en wacht tot alle oplossing verdampt, laat de schaal een paar uur onbedekt. Was 3x in steriel 1x PBS; de glazen dia is klaar voor celzaden.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. Cellulaire MNP-opname en levensvatbaarheid
<ol><li>Cellulaire MNP-opname<ol>
<li>Bereid het basisgroeimedium voor op PC12-celcultuur door 10% paardenserum (HS), 5% foetale runderserum (FBS), 1% L-glutamine, 1% penicilline/streptomycine en 0,2% amfotericine toe te voegen aan roswell Park Medical Institute (RPMI) medium en te filteren met een nylonfilter van 0,22 μm.</li>
		<li>Voeg 1% paardenserum (HS), 1% L-glutamine, 1% penicilline/streptomycine en 0,2% amfotericine toe aan RPMI-medium om PC12-differentiatiemedium voor te bereiden en filter met een nylonfilter van 0,22 μm.</li>
		<li>Kweek cellen in een niet-behandelde kweekkolf met 10 ml basisgroeimedium; voeg elke 2-3 dagen 10 ml basisgroeimedium toe aan de kolf en subkweek de cellen na 8 dagen.</li>
		<li>Voor cellulaire opname, centrifugeer de celsuspensie in een centrifugebuis gedurende 8 minuten bij 200 × g en kamertemperatuur, en gooi het supernatant weg.</li>
		<li>Resuspend de cellen in 3 ml vers basisgroeimedium. Centrifugeer de celsuspensie nogmaals gedurende 5 minuten bij 200 × g en kamertemperatuur en gooi het supernatant weg. Resuspendeer de cellen in 3 ml vers differentiatiemedium.</li>
		<li>Aspireer de cellen 10x met behulp van een spuit en een naald om celclusters op te breken. Tel de cellen met behulp van een hemocytometer en zaai10 6 cellen in een gewone ongecoate schaal van 35 mm.</li>
		<li>Voeg aan de schaal het berekende volume MNP-suspensie en het volume van het differentiatiemedium toe om de gewenste MNP-concentratie en het totale volume te bereiken. Meng de cellen, MNPs en differentiatiemedium; incubeer de schaal gedurende 24 uur in een 5% CO2 bevochtigde incubator bij 37 °C.</li>
		<li>Centrifugeer de celsuspensie gedurende 5 minuten bij 200 × g bij kamertemperatuur en gooi het supernatant weg. Resuspendeer de cellen in 1 ml vers differentiatiemedium en tel de cellen met behulp van een hemocytometer.</li>
	</ol></li>
	<li>MNP-geladen celdifferentiatie<ol>
<li>Opnameprotocol uitvoeren (paragraaf 5.1). Zaad 8 × 10 cellen met een MNP-belasting van4 MNP op een schaal van 35 mm, met collageentype l-coated, in aanwezigheid van een differentiatiemedium (zie het collageencoatingprotocol in rubriek 4.1). Voeg na 24 uur 1:100 verse muriene bètazenuwgroeifactor (β-NGF) (eindconcentratie 50 ng/ml) toe.</li>
		<li>Vernieuw het differentiatiemedium en voeg elke 2 dagen verse muriene β-NGF toe. Beeld de cellen om de 2 dagen met behulp van optische microscopie. Na netwerkvorming (6-8 dagen voor PC12-cellen), beeld de cellen met behulp van confocale microscopie, en observeer de fluorescentie van de deeltjes.</li>
	</ol></li>
	<li>Levensvatbaarheidstest voor MNP-geladen cellen: 2,3-bis-(2-methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl)-2H-tetrazolium-5-carboxanilide (XTT) cel levensvatbaarheidstest.<ol>
<li>Bereid het basisgroeimedium voor volgens stap 5.1.1. Cultiveer de PC12-cellen met MNP's in verschillende concentraties (0,1 mg/ml, 0,25 mg/ml en 0,5 mg/ml in basisgroeimedium) en ook zonder MNP's voor de controle in drievoud in een vlakke plaat van 96 putten (totaal volume van 100 μL/put). Incubeer de cellen gedurende 24 uur in een 5% CO2,bevochtigde incubator bij 37 °C.</li>
		<li>Bereid lege putten met medium zonder cellen voor achtergrondcorrectie. Ontdooi de XTT-reagensoplossing en de reactieoplossing met N-methyldibenzopyrazine-methylsulfaat) in een bad van 37 °C vlak voor gebruik. Wervel voorzichtig totdat er duidelijke oplossingen zijn verkregen.</li>
		<li>Meng voor één 96-put plaat 0,1 ml activeringsoplossing met 5 ml XTT-reagens. Voeg 50 μL van de reactieoplossing toe aan elke put, schud de plaat lichtjes voor een gelijkmatige verdeling van de kleurstof in de putten en incubeer de plaat vervolgens gedurende 5 uur in een incubator.</li>
		<li>Meet de absorptie van het monster tegen de blanco putten met behulp van een enzymgekoppelde immunosorbent assay (ELISA) lezer op een golflengte van 450 nm. Meet de referentieabsorpantie met een golflengte van 630 nm en trek deze af van de 450 nm meting.</li>
		<li>Aangezien lichte spontane absorptie optreedt in het kweekmedium dat met het XTT-reagens bij 450 nm is geïncubeerd, trekt u de gemiddelde absorptie van de lege putten af van die van de andere putten. Trek signaalwaarden af van parallelle monsters van MNP's in dezelfde geteste concentraties als de celmonsters.</li>
	</ol></li>
	<li>Levensvatbaarheidstest voor MNP-geladen cellen: op resazurin gebaseerde cel levensvatbaarheidstest<ol>
<li>Bereid het basisgroeimedium voor volgens stap 5.1.1. Cultiveer de PC12-cellen met MNP's in verschillende concentraties (0,1 mg/ml, 0,25 mg/ml en 0,5 mg/ml in basisgroeimedium) en zonder MNP's als controle in drievoud in een vlakke plaat van 96 putten gedurende 24 uur. Incubeer de cellen gedurende 24 uur in een CO2-incubator van 5% bij 37 °C. Bereid lege putten met medium zonder cellen.</li>
		<li>Was de cellen met 1x PBS. Voeg het reagens op basis van resazurin (10% w/v) toe aan het medium en incubeer gedurende 2 uur in een incubator van 37 °C.</li>
		<li>Plaats 150 μL aliquots van de monsters in de ELISA-lezer en meet de absorptie bij een excitatiegolflengte van 560 nm en een emissiegolflengte van 590 nm. Trek de signaalwaarden af van de parallelle monsters van MNP's in dezelfde geteste concentraties als de celmonsters.</li>
	</ol></li>
</ol>6. Karakterisering van de MNP-concentratie in de cellen met inductief gekoppeld plasma (ICP)
<ol><li>Bereid het basisgroeimedium voor volgens stap 5.1.1. Cultiveer de PC12-cellen met MNP's in verschillende concentraties (0,1 mg/ml, 0,25 mg/ml en 0,5 mg/ml in basisgroeimedium) en zonder MNP's als controle in drievoud in een vlakke plaat van 96 put (totaal volume van 100 μL/put). Incubeer in een 5% CO2,bevochtigde incubator bij 37 °C gedurende 24 uur.</li>
	<li>Breng de suspensie over in een centrifugebuis (van elke put afzonderlijk), centrifugeer cellen op 200 × g gedurende 5 minuten bij kamertemperatuur en gooi het supernatant weg. Resuspendeer de cellen in 1 ml vers differentiatiemedium en tel de cellen met behulp van een hemocytometer.</li>
	<li>Lyse de cellen door behandeling met 100 μL 70% salpeterzuur aan elk goed afzonderlijk gedurende ten minste 15 min. Voeg 5 ml DDW toe aan de gelyseerde cellen en filter de oplossingen.</li>
	<li>Meet de ijzerconcentratie met behulp van ICP en gebruik het celgetal om de Fe-concentratie per cel vast te leggen.</li>
</ol>7. Celdifferentiatie en groei op magnetisch platform
<ol><li>Reinig het patroonsubstraat met 70% v/v/ethanol en plaats het substraat in een kweekschaal van 35 mm in de kap. Plaats een grote magneet (~1500 Oe) gedurende 1 minuut onder het substraat met patroon en verwijder de magneet door eerst de schotel omhoog en weg van de magneet te bewegen en vervolgens de magneet uit de kap te halen. Zet het ultraviolette licht 15 minuten aan.</li>
	<li>Bedek het substraat met collageen type 1 volgens sectie 4.2. S hang de cellen op na cellulaire MNP-opname (rubriek 5.1), zaai 105 cellen in een kweekschaal van 35 mm en voeg 2 ml differentiatiemedium toe. Incubeer de cultuur in een 5% CO2,bevochtigde incubator bij 37 °C.</li>
	<li>Voeg na 24 uur 1:100 verse murine toe β-NGF (eindconcentratie van 50 ng/ml). Vernieuw het differentiatiemedium en voeg elke 2 dagen verse muriene β-NGF toe. Beeld de cellen om de 2 dagen met behulp van lichte microscopie, en na netwerkvorming, uitvoeren immunostaining op de cellen (rubriek 8.1).</li>
</ol>8. MNP-geladen celkleuring
<ol><li>Tubuline immunostaining<ol>
<li>Bereid 4% paraformaldehyde (PFA) oplossing door 10 ml 16% w/v PFA-oplossing, 4 ml 10x PBS en 26 ml DDW te mengen. Bereid 50 ml 1% PBT voor door 500 μL van een niet-ionische oppervlakteactieve stof toe te voegen aan 50 ml 1x PBS. Bereid 50 ml 0,5% PBT door 25 ml 1% PBT te mengen met 25 ml 1x PBS. Bereid de blokkeeroplossing voor door 1% runderserumalbumine en 1% normaal ezelserum te mengen in 0,25% PBT. OPMERKING: Gebruik PFA alleen in de chemische afzuigkap.</li>
		<li>Verwijder het supernatant medium uit de cellen. Bevestig de MNP-geladen cellen gedurende 15 minuten in 4% PFA bij kamertemperatuur in een chemische kap. Was de MNP-geladen cellen 3x in 1x PBS, 5 min elke wasbeurt, in een chemische kap.</li>
		<li>Permeabiliseer de MNP-geladen cellen met 0,5% PBT gedurende 10 minuten. Incubeer de MNP-geladen cellen eerst in blokkeeroplossing gedurende 45 minuten bij kamertemperatuur en vervolgens met konijn anti-α-tubuline antilichaam in blokkerende oplossing 's nachts bij 4 °C. Was MNP-geladen cellen 3x in 1x PBS, 5 min elke wasbeurt.</li>
		<li>Incubeer de MNP-geladen cellen met Cy2-geconjugeerde ezel anti-konijn secundaire antilichamen gedurende 45 minuten in het donker en bij kamertemperatuur. Was de MNP-geladen cellen 3x in 1x PBS, 5 min per wasbeurt.</li>
		<li>Voer confocale beeldvorming uit. Gebruik voor tubuline een excitatiegolflengte van 492 nm en een emissiegolflengte van 510 nm. Gebruik voor de MNPs (rhodamine) een excitatiegolflengte van 578 nm en een emissiegolflengte van 613 nm.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Nucleaire kleuring met 4′,6-diamidino-2-fenylindole (DAPI)<ol>
<li>Was de MNP-geladen cellen 3x in 1x PBS, 5 min per wasbeurt. Verwijder overtollige vloeistof rond het monster, voeg 1 druppel (~50 μL) montagemedium met DAPI toe om een gebied van 22 mm x 22 mm te bedekken en incubeer gedurende 5 minuten in het donker en bij kamertemperatuur.</li>
		<li>Was de MNP-geladen cellen 3x in 1x PBS, 5 min per wasbeurt. Voer confocale beeldvorming uit. Gebruik voor DAPI een excitatiegolflengte van 358 nm en een emissiegolflengte van 461 nm. Gebruik voor de MNPs (rhodamine) een excitatiegolflengte van 578 nm en een emissiegolflengte van 613 nm.</li>
	</ol>
</li>
</ol>9. Metingen en statistische analyse
<ol><li>Morfometrische analyse van MNP-geladen celdifferentiatie<ol>
<li>Om het aantal snijpunten op verschillende afstanden van het cellichaam te meten, verkrijgt u fasebeelden van gekweekte cellen tot 3 dagen na behandeling met NGF. OPMERKING: Als dit later gebeurt, kunnen de cellen netwerken ontwikkelen, waardoor metingen van de resolutie van één cel worden voorkomen.<ol>
<li>Open de afbeeldingen in het beeldverwerkingsprogramma ImageJ en gebruik de NeuronJ-plug-in, waarmee een semiautomatische neuriettracering en lengtemeting36mogelijk is. Met behulp van de neurite tracer plug-in, traceer de neurieten en converteer de gegevens naar binaire afbeeldingen. Definieer het midden van de soma.</li>
			<li>Voer Sholl-analyse uit, beschikbaar in de NeuronJ-plug-in. Definieer de maximale straal. Herhaal het experiment drie keer. Analyseer meer dan 100 cellen in elk experiment.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>Cellokalisatieanalyse<ol>
<li>Om het percentage cellen te bepalen dat na 3 dagen incubatie op het magnetische gebied is gelokaliseerd, verkrijgt u confocale microscopische beelden van cellen met en zonder MNP-opname. Gebruik DAPI-kleuring (punt 8.2).</li>
		<li>Tel de cellen handmatig boven of gedeeltelijk bovenop het patroon (cellen aanraken) en de cellen die dat niet zijn. Herhaal dit voor drie experimenten. Analyseer meer dan 400 cellen met MNP en zonder opname.</li>
		<li>Bereken het relatieve aandeel van de cellen die zich boven op de magnetische patronen bevinden uit het totale aantal cellen, met en zonder MNP's. Bereken bovendien het percentage van het effectieve gebied van het magnetische patroon door de diameter van het cellichaam toe te voegen aan de patroonbreedte om de willekeurige kans te bepalen dat cellen op een magnetisch patroon landen.</li>
		<li>Voer een enkele monster Z-testuit om te analyseren of de celverdeling het resultaat is van isotrope cellanding of dat er een voorkeursbias is ten opzichte van het magnetische patroon.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Groei directionaliteitsanalyse<ol>
<li>Om het effect op de uitgroeirichting van neuriet te kwantificeren, verkrijgt u confocale microscopische beelden van de cellen met en zonder MNP-behandeling na 8 dagen incubatie. Immunokleuring uitvoeren (rubriek 8.1).</li>
		<li>Meet met behulp van ImageJ-software de hoek tussen het celcastriet en de magnetische strepen in beide omstandigheden. OPMERKING: Analyseer alleen neurieten die afkomstig zijn van soma's op de magnetische strepen.</li>
		<li>Plot de verdeling van de hoeken van de neurieten ten opzichte van de richting van de strepen (Δθ). Voer een Chi-kwadraattest uit van de verdeling van Δθ om aan te tonen dat de verdeling niet normaal of uniform is.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

De auteurs verklaren geen concurrerende financiële belangen.

De representatieve resultaten tonen de effectiviteit aan van de gepresenteerde methodologie voor het beheersen en organiseren van neuronale netwerkvorming op micronschaal. De met MNP geladen PC12-cellen bleven levensvatbaar en werden omgezet in magnetische gevoelige eenheden die door de magnetische krachten van de FM-elektroden naar specifieke locaties werden aangetrokken. Dit kan het best worden aangetoond in figuur 5C, waar de cellen zich bij voorkeur aan de grotere hoekpunten van de zesho...

Micropatterning van neuronen heeft een groot potentieel voor weefselregeneratie1,2,3,4,5 en de ontwikkeling van neuro-elektronische apparaten6,7,8. De microngeschaalde positionering van neuronen bij hoge ruimtelijke resolutie, zoals in biologische weefsels, vormt echter een aanzienlijke uitdaging. Het vormen van vooraf ontworpen structuren op deze schaal vereist de begeleiding van zenuwcelprocessen door somamotiliteit en axonale uitgroei lokaal te beheersen. Eerdere studies hebben het gebruik van chemische en fysische signalen9,10,11, 12 voor het begeleiden van neuronale groei gesuggereerd. Hier richt een nieuwe benadering zich op het regelen van celpositionering door magnetische veldgradiënten13,14,15,16,17, waardoor cellen geladen met MNP's worden omgezet in magnetisch-gevoelige eenheden, die op afstand kunnen worden gemanipuleerd.
Kunze et al., die de kracht kenmerkten die nodig is om cellulaire reacties te induceren met behulp van magnetische chip- en MNP-geladen cellen, bewees dat vroege axonale rek kan worden geactiveerd door mechanische spanning in cellen18. Tay et al. bevestigden dat micro-gefabriceerde substraten met verbeterde magnetische veldgradiënten draadloze stimulatie mogelijk maken van neurale circuits gedoseerd met MNP's met behulp van calciumindicatorkleurstoffen19. Bovendien hebben Tseng et al. nanodeeltjes in cellen samengebald, wat resulteerde in gelokaliseerde nanodeeltjesgemedieerde krachten die de cellulaire spanning benaderden20. Dit leidde tot de fabricage van gedefinieerde patronen van micromagnetische substraten die hielpen bij het bestuderen van cellulaire respons op mechanische krachten. Cellulaire spanning als gevolg van de toepassing van gelokaliseerde nanodeeltjesgemedieerde krachten werd bereikt door nanodeeltjes in cellen 20 samen tebundelen. Een complementair metaaloxide halfgeleider (CMOS)-microfluïdisch hybride systeem werd ontwikkeld door Lee et al. die een reeks micro-elektromagneten in de CMOS-chip integreerden om de beweging van individuele cellen gelabeld met magnetische kralen te regelen21.
Alon et al. gebruikten microschaal, voorgeprogrammeerde, magnetische pads als magnetische "hot spots" om cellen te lokaliseren22. Specifieke activiteit kan ook worden gestimuleerd in cellen met behulp van micro-patroon magnetische arrays om nanodeeltjes te lokaliseren op specifieke subcellulaire locaties23. Cellulaire MNP-opname is met succes aangetoond in primaire neuronen van bloedzuiger, rat en muis24,25,26. Hier is dit aangetoond op een RAT PC12 feochromocytoom cellijn, waarvan eerder is gemeld dat het een hoge opname van MNPs27vertoont. In de afgelopen jaren zijn er verschillende medische toepassingen van MNP's geweest, waaronder medicijnafgifte en thermotherapie bij kankerbehandelingen28,29,30,31. In het bijzonder hebben studies betrekking op de toepassing van MNP's en neuronnetwerken32,33,34,35. De magnetische organisatie van neuronen die MNP's op een enkelcellig niveau gebruiken, verdient echter verder onderzoek.
In dit werk is een bottom-up benadering beschreven om lokale magnetische krachten te engineeren via vooraf ontworpen platforms voor het regelen van neuronale opstelling. De fabricage van micronschaalpatronen van FM-meerlagen is gepresenteerd. Deze unieke, FM meerlagige structuur creëert stabiele loodrechte magnetisatie die resulteert in effectieve aantrekkingskrachten naar alle magnetische patronen. Via incubatie werden MNP's in PC12-cellen geladen, waardoor ze werden omgezet in magnetische gevoelige eenheden. MNP-geladen cellen, geplateerd en gedifferentieerd bovenop de magnetische platforms, werden bij voorkeur aan de magnetische patronen bevestigd en de uitgroei van neuriet was goed afgestemd op de patroonvorm en vormde georiënteerde netwerken. Verschillende methoden zijn beschreven om de magnetische eigenschappen van de FM-meerlagen en de MNP's te karakteriseren, en technieken voor cellulaire MNP-opname en cel levensvatbaarheidstesten zijn ook gepresenteerd. Bovendien zijn morfometrische parameters van neuronale groei en statistische analyse van de resultaten gedetailleerd.

<table><tbody><tr><td>16% Paraformaldehyde (formaldehyde) aqueous solution</td><td>ELECTRON MICROSCOPY SCIENCES</td><td>15710</td><td></td></tr><tr><td>6-well cell culture plate</td><td>FALCON</td><td>353846</td><td></td></tr><tr><td>96-well cell culture plate</td><td>SPL life sciences</td><td>30096</td><td></td></tr><tr><td>Amphotericin B solution</td><td>Biological Industries</td><td>03-028-1B</td><td></td></tr><tr><td>AZ 1514H photoresist</td><td>MicroChemicals GmbH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>AZ 351 B developer</td><td>MicroChemicals GmbH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bovine serum albumin (BSA)</td><td>Biological Industries</td><td>03-010-1B</td><td></td></tr><tr><td>Cell and Tissue cultur flask</td><td>Biofil</td><td>TCF002250</td><td>75.0 cm^2 250 mL Vent cap, Non-treated</td></tr><tr><td>Cell culture dish</td><td>Greiner Bio-One</td><td>627-160</td><td>35 mm</td></tr><tr><td>Cell Proliferation Kit (XTT-based)</td><td>Biological Industries</td><td>20-300-1000</td><td></td></tr><tr><td>Centrifuge tube</td><td>Biofil</td><td>CFT021500</td><td>50 mL</td></tr><tr><td>Co80Fe20 at% sputter target</td><td>ACI Alloys</td><td></td><td>99.95%</td></tr><tr><td>Collagen type I</td><td>Corning Inc.</td><td>354236</td><td>Rat Tail, concentration range 3-4 mg/mL</td></tr><tr><td>Confocal microscope</td><td>Leica</td><td></td><td>TCS SP5</td></tr><tr><td>Cy2-conjugated AffiniPure Donkey Anti-rabbit secondary antibody</td><td>Jackson ImmunoResearch Laboratories, Inc.</td><td>711-165-152</td><td></td></tr><tr><td>DAPI fluoromount-G</td><td>SouthernBiotech</td><td>0100-20</td><td></td></tr><tr><td>Disposable needle</td><td>KDL</td><td></td><td>23 G</td></tr><tr><td>Disposable&nbsp; syringe</td><td>Medispo</td><td>1160227640</td><td>10 mL</td></tr><tr><td>Donor horse serum</td><td>Biological Industries</td><td>04-124-1A</td><td></td></tr><tr><td>ELISA reader</td><td>Merk Millipore</td><td></td><td>BioTek synergy 4 hybrid microplate reader</td></tr><tr><td>Ethanol 70%</td><td>ROMICAL LTD</td><td>19-009102-80</td><td></td></tr><tr><td>Ethanol absolute (Dehydrated)</td><td>Biolab-chemicals</td><td>52505</td><td></td></tr><tr><td>Fetal bovine serum (FBS)</td><td>Biological Industries</td><td>04-127-1A</td><td></td></tr><tr><td>Fresh murine &beta;-NGF</td><td>Peprotech</td><td>450-34</td><td></td></tr><tr><td>GMW C-frame electromagnet.</td><td>Buckley systems LTD</td><td></td><td>3470, 45 mm</td></tr><tr><td>Hydrochloric acid 32%</td><td>DAEJUNG CHEMICAL &amp; METALS</td><td>4170-4100</td><td></td></tr><tr><td>ImageJ</td><td>US National Institutes of Health, Bethesda</td><td></td><td>NeuronJ plugin</td></tr><tr><td>Inductively coupled plasma (ICP)</td><td>Ametek Spectro</td><td></td><td>SPECTRO ARCOS ICP-OES, FHX22 MultiView plasma</td></tr><tr><td>Keithley source-measure</td><td>Keithley</td><td></td><td>2400</td></tr><tr><td>Keithley switching system</td><td>Keithley</td><td></td><td>3700</td></tr><tr><td>L-glutamine</td><td>Biological Industries</td><td>03-020-1B</td><td></td></tr><tr><td>Light microscope</td><td>Leica</td><td></td><td>DMIL LED</td></tr><tr><td>Maskless photolithography</td><td>Heidelberg Inst.</td><td></td><td>MLA150</td></tr><tr><td>Microscope Slides</td><td>BAR-NAOR</td><td>BN1042000C</td><td></td></tr><tr><td>Nitric acid 70%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>438073</td><td></td></tr><tr><td>Normal donkey serum (NDS)</td><td>Sigma</td><td>D9663</td><td></td></tr><tr><td>PBS 10x</td><td>hylabs</td><td>BP507/1LD</td><td></td></tr><tr><td>PC12 cell line</td><td>ATCC</td><td>CRL-1721</td><td></td></tr><tr><td>Pd sputter target</td><td>ACI Alloys</td><td></td><td>99.95%</td></tr><tr><td>Penicillin-streptomycin nystatin solution</td><td>Biological Industries</td><td>03-032-1B</td><td></td></tr><tr><td>PrestoBlue cell viability reagent</td><td>Molecular probes</td><td>A-13261</td><td>resazurin-based</td></tr><tr><td>Rabbit antibody to &alpha;-tubulin</td><td>Santa Cruz Biotechnology, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>RF magnetron sputtering system</td><td>Orion AJA Int.</td><td></td><td>Orion 8</td></tr><tr><td>RPMI 1640 with l-glutamine</td><td>Biological Industries</td><td>01-100-1A</td><td></td></tr><tr><td>Sonication bath</td><td>KUDOS</td><td>SK3210HP</td><td>Frequency: 53 kHz. Ultrasonic power: 135 W</td></tr><tr><td>SQUID magnetometer</td><td>Quantum Design, CA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Triton X-100</td><td>CHEM-IMPEX INTERNATIONAL</td><td>1279</td><td>non-ionic surfactant</td></tr><tr><td>XTT cell viability reagent</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

fabricage van magnetische platforms voor micronschaalorganisatie van onderling verbonden neuronen

Fabrication of Magnetic Platforms for Micron-Scale Organization of Interconnected Neurons

Het vermogen om neuronen te sturen in georganiseerde neurale netwerken heeft grote implicaties voor regeneratieve geneeskunde, weefseltechnologie en bio-interfacing. Veel studies zijn gericht op het sturen van neuronen met behulp van chemische en topografische signalen. Meldingen van organisatorische controle op micronschaal over grote gebieden zijn echter schaars. Hier is een effectieve methode beschreven voor het plaatsen van neuronen in vooraf ingestelde locaties en het begeleiden van neuronale uitgroei met micronschaalresolutie, met behulp van magnetische platforms ingebed met micro-patroon, magnetische elementen. Het is aangetoond dat het laden van neuronen met magnetische nanodeeltjes (MNP's) ze omzet in gevoelige magnetische eenheden die kunnen worden beïnvloed door magnetische gradiënten. Volgens deze aanpak is een uniek magnetisch platform vervaardigd waarop PC12-cellen, een gemeenschappelijk neuronachtig model, werden geplateerd en geladen met superparamagnetische nanodeeltjes. Dunne films van ferromagnetische (FM) meerlagen met stabiele loodrechte magnetisatie werden afgezet om effectieve aantrekkingskrachten naar de magnetische patronen te bieden. Deze MNP-geladen PC12-cellen, geplateerd en gedifferentieerd bovenop de magnetische platforms, werden bij voorkeur aan de magnetische patronen bevestigd en de uitgroei van neuriet was goed uitgelijnd met de patroonvorm en vormde georiënteerde netwerken. Kwantitatieve karakteriseringsmethoden van de magnetische eigenschappen, cellulaire MNP-opname, cel levensvatbaarheid en statistische analyse van de resultaten worden gepresenteerd. Deze aanpak maakt de controle van neurale netwerkvorming mogelijk en verbetert de neuron-naar-elektrode-interface door de manipulatie van magnetische krachten, wat een effectief hulpmiddel kan zijn voor in vitro studies van netwerken en nieuwe therapeutische biointerfacing-richtingen kan bieden.

Magnetische platforms met verschillende geometrische vormen werden vervaardigd(figuur 1A). Magnetische patronen werden afgezet door sputteren: 14 meerlagen van respectievelijk Co80Fe20 en Pd, 0,2 nm en 1 nm. Elektronenmicroscopie onthulde de totale hoogte van de magnetische patronen op ~18 nm(figuur 1B). Deze unieke FM-meerlaagse depositie creëert een stabiel platform met loodrechte magnetisatie-anisotropie ...

Dit werk presenteert een bottom-up benadering van de engineering van lokale magnetische krachten voor controle van neuronale organisatie. Neuron-achtige cellen geladen met magnetische nanodeeltjes (MNP's) worden bovenop geplateerd en bestuurd door een micro-patroon platform met loodrechte magnetisatie. Ook beschreven zijn magnetische karakterisering, MNP cellulaire opname, cel levensvatbaarheid, en statistische analyse.

Fabricage van magnetische platforms voor micronschaalorganisatie van onderling verbonden neuronen

The ability to direct neurons into organized neural networks has great implications for regenerative medicine, tissue engineering, and bio-interfacing. ...

Onze aanpak maakt het mogelijk om neurale netwerkvorming te beheersen met behulp van magnetische manipulaties. Dit is een effectief instrument voor in vitro studies van netwerken en biedt nieuwe therapeutische richting voor biointerfacing-apparaten. Met deze techniek kunnen we zowel de locatie van de cel als de groei op micronschaal regelen, waardoor flexibel ontwerp van het magnetische patroon en dus de netwerkorganisatie mogelijk is.Een efficiënte en niet-toxische magnetische nanodeeltjes sterilopticum is cruciaal. Om te slagen zijn geschikte magnetische nanodeeltjes nodig. De belangrijke kenmerken zijn de grootte, coating en situatiemagnetisatiewaarde.Reut Plen en Dafna Levenberg, masterstudenten voor mijn lab, demonstreren de procedures. Om te beginnen schuift het glas in stukken van twee bij twee centimeter met behulp van een schrijfpen. Reinig de glazen dia's in aceton en vervolgens isopropanol gedurende elk vijf minuten in een ultrasoonbad.Droog ze vervolgens met ultra hoge zuiverheidsstikstof. Bedek het glas met fotoresist met behulp van spincoating bij 6.000 rpm gedurende 60 seconden om een dikte van 1,5 micrometer te bereiken en bak 60 seconden 100 graden Celsius. Stel het monster bloot aan een lichtbron met behulp van een fotomasker of maskerloze lithografie om het gewenste patroon te bereiken.Ontwikkel het monster gedurende 40 seconden in een ontwikkelaar verdund in gedestilleerd water volgens de instructies van de fabrikant. Was het vervolgens 45 seconden in water en droog het af met UHP-stikstofgas. Inspecteer het patroon onder een optische microscoop.Plaats het monster in de belastingsvergrendelingskamer van het depositiesysteem en wacht op de basisdruk. Breng het monster over in de hoofdkamer en stel het monster in op de juiste hoogte voor depositie. Verhoog het vermogen op elk doel totdat de gewenste snelheid is bereikt.Schakel rotatie in en deponeer vervolgens de ferromagnetische meerlaag, afwisselend tussen de kobalt-, ijzer- en palladiumdoelen door respectievelijk de doelluiken te openen en te sluiten. Deponeer 14 tweelagen kobaltijzer palladium en werk af met een extra palladium afdeklaag. Nadat de depositie is voltooid, lost u het monster uit het depositiesysteem.Week het monster 30 minuten in aceton en spoel het af met isopropanol. Droog het vervolgens met UHP-stikstof en onderzoek het onder de microscoop. Bewaar het in een schone en droge omgeving tot gebruik.Gebruik een glazen glijbaan met een kruisvormige magneetbalk van 100 micrometer breed afgezet met ferromagnetische meerlagen. Bevestig het monster aan de houder met dubbelzijdige tape. Gebruik een draadverlijmer om vier draden aan het monster te binden, één op elk been van de kruiselektrode.Stel de monsterhouder en het monster in het transportmeetsysteem in met een magnetisch veld, zodat het magnetische veld loodrecht op het monster staat. Voer transversale spanningsmetingen uit zoals beschreven in het teksthandschrift. Veeg het magnetisch veld en meet de transversale spanning als functie van het veld.Plot de dwarsweerstand als functie van het magnetisch veld om het afwijkende Hall-signaal te bepalen, dat evenredig is met de loodrechte magnetisatie in de film. Bereid basisgroeimedium en differentiatiemedium voor pc12-celcultuur voor zoals beschreven in het teksthandschrift. Kweek cellen in een niet-behandelde kweekkolf met 10 milliliter basisgroeimedium en voeg elke twee tot drie dagen 10 milliliter medium toe aan de kolf.Subcultuur de cellen na acht dagen. Voor cellulaire opname centrifugeert u de celsuspensie gedurende acht minuten bij 200 G en kamertemperatuur en gooit u het supernatant weg. Resuspend de cellen in drie milliliter verse basisgroeimedium.Centrifugeer de cellen opnieuw gedurende vijf minuten, gooi vervolgens het supernatant weg en resuspend de cellen in drie milliliter vers differentiatiemedium. Aspireer de cellen 10 keer met behulp van een spuit en naald om de celclusters op te breken, tel vervolgens de cellen met behulp van een hemocytometer en zaai een miljoen cellen in een gewone, ongecoate schaal van 35 millimeter. Voeg het berekende volume MNP-suspensie en differentiatiemedium toe aan de schaal om de gewenste MNP-concentratie te bereiken.Meng de cellen, MNPs en differentiatiemedium en incubeer het gerecht vervolgens gedurende 24 uur in een 5% koolstofdioxide bevochtigde incubator bij 37 graden Celsius. Reinig het substraat met patroon met 70% ethanol en plaats het in een 35 millimeter kweekschaal in de kap. Plaats een grote magneet gedurende één minuut onder het substraat met patroon, verwijder deze vervolgens door de schaal op en af te bewegen en de magneet uit de kap te halen.Schakel het ultraviolette licht gedurende 15 minuten in. Om een met collageen bedekt glassubstraat te bereiden, verdun collageen type één in een verhouding van één tot 50 in 30% ethanol. Bedek het glas met de oplossing.Laat de schaal vier uur onbedekt in de kap totdat alle oplossing verdampt en was het vervolgens drie keer in steriel PBS. Verwijder de cellen uit de incubator, centrifugeer de celsuspensie gedurende vijf minuten op 200 G en gooi het supernatant weg. Resuspendeer de cellen in één milliliter vers differentiatiemedium en tel de cellen met behulp van een hemocytometer.Zaai 10 aan de vijf cellen bovenop het substraat in een kweekschaal van 35 millimeter en voeg twee milliliter differentiatiemedium toe. Incubeer de cultuur in een 5% kooldioxide bevochtigde incubator bij 37 graden Celsius. Voeg na 24 uur een tot 100 verse muriene bèta-NGF toe aan de cellen.Vernieuw het differentiatiemedium en voeg elke twee dagen verse bèta-NGF toe. Beeld de cellen om de twee dagen met behulp van lichte microscopie en voer immunostaining uit op de cellen na netwerkvorming. Magnetische platforms met verschillende geometrische vormen werden gefabriceerd en fluorescerende ijzeroxide MNPs werden gesynthetiseerd door nucleatie.Magnetometrische metingen van de MNP's tonen aan dat de magnetisatiecurve geen hysterese, een laag verzadigingsveld en een relatief hoge magnetisatieverzadiging had. PC12-cellen werden geïncubeerd in medium gemengd met de ijzeroxide fluorescerende MNPs, waardoor ze werden omgezet in magnetische eenheden. De parlementsleden werden geïnternaliseerd in de cellen,.maar niet in de kernen.De ijzerconcentratie in de cellen nam toe met de toename van de MNP-concentratie in het medium. De levensvatbaarheid van MNP-geladen PC12-cellen voor verschillende concentraties MNP's werd geëvalueerd door morfologische parameters van MNP-geladen cellen te vergelijken met behulp van Shoal-analyse, waaruit geen verschil met controlecellen bleek. XTT- en Resazurin-gebaseerde assays bevestigden dat de geëvalueerde concentraties van MNP's geen significante cytotoxiciteit ten opzichte van de cellen vertoonden.PC12-cellen met en zonder MNP-behandeling werden gekweekt en gedifferentieerd op een magnetisch substraat. De gemagnetiseerde cellen bleken zich aan de magnetische patronen te hechten en vertakkingen te laten groeien volgens de patronen, terwijl cellen zonder MNP-behandeling groeiden zonder affiniteit met de magnetische apparaten. De positionering van cellen op een substraat met zeshoekige geometrie wordt hier weergegeven.75% van de MNP geladen cellichamen waren in contact met de magnetische strepen, terwijl slechts 35% van de niet-gemagnetiseerde cellen zich op de strepen bevonden. Naast het celpositioneringseffect bleken deze magnetische platforms de directionaliteit van de groeiende neurieten te controleren. Om het magnetische effect op de neuronale groeirichting te evalueren, werd de hoek tussen de neurieten en de magnetische strepen gemeten, wat een significante correlatie met de oriëntatie van de magnetische strepen aantoont.Deze procedure is gemakkelijk aangepast voor het richten van actieve verbindingen, zoals geneesmiddelen, na het vervoegen ervan tot magnetische nanodeeltjes. De kan worden vertaald naar high throughput drug screening assays of lokale behandeling binnen weefsels. Deze nieuwe aanpak opent nieuwe mogelijkheden voor het functionaliseren van andere substraten of apparaten door het toevoegen van magnetische aantrekkelijke structuren.Momenteel ontwikkelen we verbeterde biocompatibele neuron chip interfaces.

fabrication-magnetic-platforms-for-micron-scale-organization

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

In deze video laten we zien de techniek van zachte lithografie met polydimethylsiloxaan (PDMS), dat we gebruiken om een ​​microfluïdische apparaat voor het kweken van neuronen farbricate.

Fabricage van een microfluïdische apparaat voor de compartimentering van Neuron Soma en axonen

We ontwikkelden een nieuw meerdere compartimenten neuron co-cultuur microsysteem platform voor in-vitro CNS axon-glia interactie onderzoek. Het platform is in staat het uitvoeren van maximaal zes onafhankelijke experimenten in parallel en werd vervaardigd met behulp van een nieuw ontwikkelde macro / micro hybrid fabricage methode.

Een Multi-compartimenten CNS Neuron-glia Co-cultuur Microfluïdische Platform

This video demonstrates the uptake of fluorescent magnetic nanoparticles (MNPs) by the neuronal cells via endocytosis. Growing these MNP-loaded neurons on the magnetically patterned substrate enables the attachment of the cells. The addition of a growth factor containing medium aids in the growth of neuron extensions, while the magnetic field of the substrate directs the orientation of the extension.

Growth and Differentiation of Magnetic Nano Particle-Loaded Neurons on Magnetic Platforms

This video demonstrates the process of culturing neuronal cells on a patterned multi-electrode array (MEA) to establish modular neuronal networks. This method allows the study of neural signal transmission and cellular interactions.

Constructing Patterned Neuronal Circuits on a Multi-Electrode Array

This video demonstrates a method for stimulating neuronal cultures grown in a patterned circular ring on a coverslip, using a time-varying magnetic field.

Stimulation of Patterned Neuronal Cultures by a Magnetic Field

Protocollen voor enkel neuron microfluïdische arraying en water maskeren voor de in-chip plasma patroonvorming van biomateriaal coatings worden beschreven. Sterk verbonden co-culturen kan worden bereid met minimale cel ingangen.

Voorbereiding van Neuronale Co-culturen met Single Cell Precision

Dit manuscript beschrijft een protocol om te groeien in vitro modulaire netwerken bestaande uit ruimtelijk beperkt, functioneel met elkaar verbonden neuronale circuits. Een polymere masker wordt gebruikt voor het patroon van een eiwit laag om cellulaire adhesie op het kweken substraat te bevorderen. Plated neuronen groeien op gecoat gebieden oprichting spontane verbindingen en vertonen elektrofysiologische activiteit.

Ontwerp, oppervlaktebehandeling, Cellular Plating, en het kweken van Modulair neuronale netwerken Samengesteld uit Functioneel Inter-verbonden Circuits

Dit manuscript bevat informatie over de fabricage van micro-tissue-gemanipuleerde neurale netwerken: driedimensionale micron-grootte constructies die bestaan ​​uit lange uitgelijnd axonale tracten die de geaggregeerde neuronale populatie (n) in een buisvormige hydrogel bekleden. Deze levende steigers kunnen dienen als functionele relais om neurale circuits te reconstrueren of te moduleren of als biofidelische testbedden die grijze-witte materie-neuroanatomie nabootsen.

Anatomisch Geïnspireerde Driedimensionale Microweefsel Geanimeerde Neurale Netwerken voor Nervous System Reconstructie, Modulatie en Modellering

Dit protocol beschrijft het gebruik van plastic fiches om cultuur en grendelen primaire lymfkliertest neuronen. Deze chips zijn voorgemonteerd, gebruiksvriendelijke en compatibel met hoge resolutie, levend, en fluorescentie beeldvorming. Dit protocol wordt beschreven hoe plaat rat hippocampal neuronen binnen deze chips en uitvoeren van fluidic isolatie, axotomy en immunokleuring.

Gebruik van vooraf geassembleerde kunststof Microfluidic Chips voor primaire lymfkliertest neuronen compartimentering

Dit protocol heeft tot doel om aan te tonen hoe te in vitro micro-elektrode-arrays combineren met microfluidic apparaten voor het bestuderen van de actiepotentiaal transmissie in neuronale culturen. Data-analyse, namelijk de opsporing en karakterisering van teeltmateriaal van de actie potentieel, is uitgevoerd met behulp van een nieuwe geavanceerde, nog gebruikersvriendelijk en vrij beschikbaar zijn, computationele gereedschap.

Interfacing Microfluidics met micro-elektrode Arrays voor het bestuderen van de neuronale communicatie- en axonale signaal vermeerdering

3D-printen op micrometerschaal maakt snelle prototyping mogelijk van polymere apparaten voor neuronale celculturen. Als proof-of-principle werden structurele verbindingen tussen neuronen beperkt door barrières en kanalen te creëren die de uitgroei van neurieten beïnvloedden, terwijl de functionele gevolgen van dergelijke manipulatie werden waargenomen door extracellulaire elektrofysiologie.

Twee-foton polymerisatie 3D-printen van neuronale celkweekapparaten op microschaal

Leer hoe magnetische manipulatie neuronale netwerkvorming op microniveau regelt met magnetische nanopartikels en microgepatternde platforms. Deze methode biedt nieuwe therapeutische mogelijkheden voor bio-interfacetechnologie.

Fabricage van magnetische platforms voor micronschaalorganisatie van onderling verbonden neuronen

Meer video's verkennen