Name: Celpatronen met behulp van magnetische-Archimedes-strategie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-02-02T14:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 9 s
Description: Leer een veelzijdige celpatroneringsmethode voor biomedisch onderzoek met magnetische manipulatie en gadolinium-gebaseerde contrastmiddelen. Deze gebruiksvriendelijke, kosteneffectieve techniek vereist geen gespecialiseerde vaardigheden.

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

playerTrialDesktop

Deze studie wordt financieel ondersteund door het National Key R&D-programma van China (2021YFA1101100), de National Natural Science Foundation of China (32000971), de Fundamental Research Funds for the Central Universities (nr. 2021FZZX001-42) en het Starry Night Science Fund van het Zhejiang University Shanghai Institute for Advanced Study (subsidienr. SN-ZJU-SIAS-004).

1. Montage van de magneetsets
<ol><li>Monteer de magneetsets voor strippatronen.<ol><li>Kies platte rechthoekige magneten, zoals afgebeeld in afbeelding 1A. De afmetingen van de rechthoekige magneten die voor deze demonstratie zijn gebruikt, zijn 1,5 mm × 10 mm × 35 mm (dikte × hoogte × lengte) (zie Materiaaltabel). De dikte van de magneten bepaalt de openingen tussen de celstrepen.</li>
		<li>Snijd siliconenplaten van 2 mm dik (zie Materiaaltabel) in rechthoeken van 2 mm × 8 mm × 30 mm. Zorg ervoor dat de laatste twee afmetingen van deze siliconen platen iets kleiner zijn dan die van de hierboven genoemde rechthoekige magneten om de montage te optimaliseren. De dikte van de siliconen platen bepaalt de breedte van de celstrepen.</li>
		<li>Monteer de rechthoekige magneten en de siliconen platen laag voor laag, zoals geïllustreerd in afbeelding 1A. Elke magneetset bestaat uit 4 magneten en 3 siliconen plaatjes. Zorg ervoor dat de polen van elke aangrenzende magneet tegenover elkaar liggen, zodat de magneetsets automatisch kunnen worden uitgelijnd vanwege de intrinsieke aantrekkingskracht.</li>
		<li>Steriliseer de magneten voor gebruik. NOTITIE: Het wordt aanbevolen om de magneetsets met zuiver water te wassen en ze vervolgens gedurende 10 minuten onder te dompelen in 75% ethanol. De totale afmetingen van deze magneetsets zijn 12 mm × 10 mm × 35 mm, ontworpen om te passen op standaard 6-well celkweekplaten.</li>
	</ol></li>
	<li>Stel de magneetsets samen voor dot-array-patronen<ol><li>Kies miniatuur cilindrische magneten, zoals weergegeven in afbeelding 1B. De afmetingen van de cilindrische magneten die voor deze demonstratie zijn gebruikt, zijn Φ1,5 mm × 10 mm (diameter × hoogte), gemagnetiseerd in axiale richting.</li>
		<li>Monteer de cilindrische magneten zoals aangegeven in afbeelding 1B. Zorg ervoor dat elke magneetset bestaat uit 36 cilindrische magneten die in een raster van 6 × 6 zijn gerangschikt. Zorg er ook voor dat de polen van elke aangrenzende magneet tegengesteld zijn, zodat de magneetsets automatisch kunnen worden uitgelijnd vanwege de intrinsieke aantrekkingskracht.</li>
		<li>Steriliseer de magneten voor gebruik volgens dezelfde procedure als in stap 1.1.4. De totale afmetingen van deze magneetsets zijn 9 mm × 10 mm × 9 mm, ontworpen om te passen op standaard 6-well celkweekplaten.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Celpatroon op glasplaatjes
<ol><li>Bereid het celkweekapparaat voor.<ol><li>Gebruik siliconen platen van 2 mm dik om siliconen mallen te maken. Gebruik een perforator om een rechthoekig gat van 1 cm × 1 cm in de plaat te maken. Snijd de siliconenplaat rond het gat af om een ronde mal (diameter = 25 mm) te maken met het gat in het midden, zoals afgebeeld in figuur 1C.</li>
		<li>Reinig de siliconen mallen grondig met een ultrasoon reinigingsmiddel. Steriliseer de mallen door ze 10 minuten met zuiver water te wassen, gevolgd door het water nog eens 10 minuten te vervangen door 75% ethanol. Droog de vormpjes ten slotte 60 minuten in een sterilisatordoos bij 65 °C.</li>
		<li>Bevestig de gesteriliseerde siliconen mal aan een Φ25 mm rond glascelglaasje en druk er voorzichtig op zodat de siliconen aan het glas hechten, zoals weergegeven in afbeelding 1C. Het resulterende celkweekapparaat heeft een glazen onderkant en een kweekholte van 200 μL. De afmetingen van het apparaat zijn Φ25 mm × 2,15 mm, waardoor het geschikt is voor standaard 6-well celkweekplaten. OPMERKING: Het hierboven beschreven celkweekapparaat kan worden vervangen door andere petrischalen met een onderkant die dunner is dan 0,5 mm, zoals confocale schalen.</li>
		<li>Plaats de magneetsets op een bord met 6 putjes. Niet-magnetische pincetten worden aanbevolen voor gebruiksgemak. OPMERKING: Alle volgende stappen moeten vanaf dit punt onder steriele omstandigheden worden uitgevoerd tot aan de waarneming van celpatronen.</li>
		<li>Plaats het celkweekapparaat bovenop de magneetset in het putje van de plaat met 6 putjes. Zorg ervoor dat het celkweekapparaat horizontaal wordt geplaatst en dat de onderkant in nauw contact staat met de magneetset.</li>
	</ol></li>
	<li>Bereid het celkweekmedium voor dat Gd-DTPA bevat<ol><li>Bereid in de handel verkrijgbare Gd-DTPA-injectie voor (zie Materiaaltabel), meestal met een concentratie van 500 mM. Verdun de injectie door 30 μL Gd-DTPA-injectie toe te voegen aan 470 μL compleet celkweekmedium om een doelconcentratie van 30 mM te bereiken. OPMERKING: Afhankelijk van de lokale regelgeving en beschikbaarheid kunnen andere contrastmiddelen op basis van gadolinium (GBCA's) met dezelfde doelconcentratie vergelijkbare resultaten opleveren11.</li>
	</ol></li>
	<li>Maak de celpatronen.<ol><li>Oogst cellen voor patroonvorming. In deze demonstratie werden endotheelcellen van de menselijke navelstrengader (HUVEC's, zie Tabel met materialen) gebruikt voor het maken van patronen (Figuur 2). Centrifugeer de cellen gedurende 5 minuten bij 200 x g (bij kamertemperatuur) om ze uit suspensie te halen en opnieuw te suspenderen in het Gd-DTPA-bevattende medium. Tel de celdichtheid.</li>
		<li>Pas de celdichtheid aan tot ongeveer ~2 × 105 cellen/ml met Gd-DTPA-bevattend medium. Meng de celsuspensie voorzichtig en voeg 200 μL toe aan de holte van elke celkweekvorm om een tot de rand gevuld vloeibaar oppervlak te creëren.</li>
		<li>Breng de plaat voorzichtig over in een celkweekincubator en incubeer gedurende 3-6 uur totdat de cellen goed aan het substraat hechten. Vermijd het dichtslaan van de couveusedeur om interferentie met de assemblage van celpatronen te voorkomen. Voor cellen met een slechte hechting is nachtelijke behandeling met GBCA's over het algemeen veilig12.</li>
		<li>Celpatronen worden als voltooid beschouwd wanneer cellen zich hechten aan de bodem van de holte van het celkweekapparaat. Vervang het Gd-DTPA-bevattende medium door een compleet kweekmedium.</li>
		<li>Verwijder het celkweekapparaat uit de magneetset. Men kan het celpatroon onmiddellijk observeren of het apparaat overbrengen naar een nieuwe kweekplaat voor verdere kweek.</li>
	</ol></li>
</ol>3. Co-cultuur patronen door magneet zijwaarts: fabricage van de bewegende sjabloon
OPMERKING: De volgende procedure wordt gepresenteerd om te profiteren van op Mag-Arch gebaseerde celpatronen en om de mogelijkheid van meer toepassingen te onderzoeken.
<ol><li>Bereid het apparaat voor op het maken van stripcelpatronen volgens stap 1 en stap 2. Verlaag echter de celdichtheid tot 1 × 105 cellen/ml en vervang de siliconenplaten die de magneten scheiden door dunnere, waardoor elk streepcelpatroon dunner wordt. OPMERKING: Dit biedt voldoende ruimte voor het leggen van meerdere cellen in streeppatronen. Ter referentie raden wij aan om voor het scheiden van de magneten 1 mm siliconen platen te gebruiken in plaats van 2 mm.</li>
	<li>Patroon van het eerste type cellen zoals geïllustreerd in de stappen 2.2-2.3. Deze stap vereist ook 3-6 uur voor celbevestiging. OPMERKING: Om verschillende celtypen in het co-cultuursysteem te onderscheiden, kunnen gebruikers cellen labelen met fluorescerende kleurstoffen zoals DiI, DiD of celtrackers (CMTPX, CMFDA, CMAC, enz.) voordat ze een patroon maken. Voeg bijvoorbeeld voor DiI- en DiD-kleuring 1 μL van de stockoplossing (10 mM) (zie Materiaaltabel) per 1 ml FBS-vrij medium toe en meng goed om een werkoplossing te verkrijgen. Vervang het kweekmedium door de werkoplossing om de aanhangende cellen te bedekken. Na 30 minuten incuberen en drie keer wassen met PBS, gaat u verder met het oogsten van cellen.</li>
	<li>Nadat u het eerste type cellen hebt gevormd, verplaatst u het celkweekapparaat 1 mm van de onderstaande magneten naar rechts, zoals geïllustreerd in figuur 3Aii.</li>
	<li>Was de objectglaasjes voorzichtig met 200 μL PBS tweemaal. Laat de dia's niet drogen.</li>
	<li>Patroon van het tweede type cellen op dezelfde manier als geïllustreerd in de stappen 2.2-2.3.</li>
	<li>Beweeg het celkweekapparaat 1 mm van de onderstaande magneten naar rechts, zoals geïllustreerd in figuur 3Aiii, en was de glasplaatjes opnieuw met 200 μL PBS. Patroon het derde type cellen op dezelfde manier als geïllustreerd in de stappen 2.2-2.3.</li>
	<li>Na het patroon van alle soorten cellen, wast u de glasglaasjes voorzichtig twee keer met 200 μL PBS en vervangt u ze door een compleet celkweekmedium.</li>
	<li>Verwijder het celkweekapparaat uit de magneetset. Men kan dan het celpatroon observeren of het apparaat overbrengen naar een nieuwe kweekplaat voor verdere kweek.</li>
</ol>4. Co-cultuurpatronen door de concentratie van Gd-DTPA aan te passen
OPMERKING: GBCA's hebben geen significante invloed op de celadhesie of de daaropvolgende groei bij werkconcentraties (≤75 mM). Bovendien worden celpatronen beïnvloed door de concentratie van Gd-DTPA: hogere concentraties resulteren in kleinere/dunnere celpatronen. Het is dus mogelijk om co-cultuursystemen te creëren door simpelweg de concentratie van Gd-DTPA aan te passen. In dit voorbeeld ziet u patronen van concentrische cirkelvormige arrays.
<ol><li>Patroon het eerste type cellen zoals geïllustreerd in stap 2.2-2.3 met behulp van miniatuur cilindrische magneten uit stap 1.2. Label de cellen met fluorescerende kleurstoffen zoals DiI, DiD of celtrackers (zie stap 3) voordat u ze oogst om verschillende celtypen in het co-cultuursysteem te onderscheiden. OPMERKING: Men heeft een hogere concentratie Gd-DTPA nodig (50 mM in plaats van 30 mM) en een lagere celdichtheid, ongeveer 1 × 105 cellen/ml.</li>
	<li>Na het vormen van de eerste celreeks, wast u de glasglaasjes voorzichtig twee keer met 200 μL PBS. Laat de glaasjes niet drogen.</li>
	<li>Patroon het tweede type cellen volgens dezelfde procedure als voorheen. Houd de glasplaatjes relatief onbeweeglijk op de magneten om ontwrichting te voorkomen. Het wordt aanbevolen om een siliconenplaat met een holte die op de magneetsets past, aan de onderkant van het glasplaatje te bevestigen. OPMERKING: Hier heeft men een lagere concentratie Gd-DTPA nodig (20 mM in plaats van 30 mM), zodat de tweede celpatronen naar verwachting groter zullen zijn dan de eerste, zoals geïllustreerd in figuur 3B.</li>
	<li>Na het patroon van alle soorten cellen, wast u de glasglaasjes twee keer voorzichtig met 200 μL PBS en vervangt u het medium door een compleet celkweekmedium.</li>
	<li>Verwijder het celkweekapparaat uit de magneetset. Men kan dan het celpatroon observeren of het apparaat overbrengen naar een nieuwe kweekplaat voor verdere kweek.</li>
</ol>5. Celpatroon in microfluïdische chip
OPMERKING: In onze vorige studie is aangetoond dat de op Mag-Arch gebaseerde methode werkt in gesloten smalle kamers8. Hier is een voorbeeld van het maken van patronen in dot-arrays in een microfluïdisch kanaal.
<ol><li>Fabricage van de microfluïdumchip<ol><li>Pas vormen van 40 mm × 75 mm × 20 mm polytetrafluorethyleen (PTFE) aan (zie Materiaaltabel) met een rechthoekige holte van 24 mm × 50 mm × 8 mm, zoals geïllustreerd in afbeelding 4A.</li>
		<li>Druk een siliconenplaat van 0,5 mm dik plat. Snijd de siliconenplaten volgens de vorm van het vloeistofkanaal, dat een rechthoekige holte heeft van 15 mm × 20 mm × 0,5 mm met driehoekige buffergebieden aan zowel de inlaat- als de uitlaatzijde, zoals geïllustreerd in figuur 4A,B.</li>
		<li>Personaliseer rechthoekige glasplaten van 40 mm × 75 mm. Reinig de glasplaten gedurende 30 s met luchtplasma.</li>
		<li>Bedek de glasplaten onmiddellijk na de luchtplasmareiniging met 0,5 ml van een in de handel verkrijgbare anti-adhesiebuffer (zie Materiaaltabel) en laat ze aan de lucht drogen. Was de glasplaten een keer met ethanol en laat ze aan de lucht drogen.</li>
		<li>Bevestig een in stap 5.1.2 voorbereide siliconenplaat stevig in het midden van een glasplaat, zoals geïllustreerd in figuur 4A.</li>
		<li>Bereid polydimethylsiloxaan (PDMS) prepolymeer volgens de instructies van de fabrikant (zie Materiaaltabel). Weeg voor elke PDMS-chip 10 g van het basisbestanddeel en 1 g van het verstevigingsmiddel af in een centrifugebuis van 50 ml.</li>
		<li>Meng de middelen grondig met een glazen roerstaaf tot kleine belletjes gelijkmatig in het colloïde zijn verdeeld. Het mengen duurt 5-10 minuten, afhankelijk van het colloïdvolume. Centrifugeer het colloïde prepolymeer gedurende 1 minuut op 500 x g (bij kamertemperatuur) om luchtbellen te verwijderen.</li>
		<li>Giet langzaam ~10 ml van het prepolymeer in de holte om de PTFE-mal te vullen.</li>
		<li>Plaats de mal voorzichtig in een vacuümreservoir en houd deze horizontaal om te voorkomen dat het prepolymeer wegvloeit.</li>
		<li>Verwijder resterende luchtbellen uit het prepolymeer met een vacuümpomp. Het stofzuigen duurt 120-180 min.</li>
		<li>Giet indien nodig meer prepolymeer om de vormholte verder te vullen. Stofzuig nog eens 60 minuten.</li>
		<li>Bedek de PTFE-mal voorzichtig met de glasplaat, met de silicazijde naar de holte gericht, zoals geïllustreerd in afbeelding 4Bi.</li>
		<li>Zorg ervoor dat alle luchtbellen worden geëlimineerd. Breng de vorm over naar een droogoven van 60 °C om het prepolymeer een nacht te laten stollen.</li>
		<li>Haal de vorm uit de oven. Na afkoeling de gestolde PDMS-afdekking voorzichtig omvormen. Maak een inlaat en een uitlaat met een naaldperforator van Φ1 mm.</li>
		<li>Was de PDMS-afdekking en de 24 mm × 50 mm afdekglaasjes volgens stap 2.1.2. NOTITIE: Ga verder met de volgende stappen onder steriele omstandigheden.</li>
		<li>Bevestig een PDMS-deksel en een afdekglaasje om een microfluïdumchip te maken met een stroomkanaal van ongeveer ~500 μm hoog. De onderkant moet bestaan uit een glazen afdekglaasje van ~0,15 mm om celpatronen mogelijk te maken met de op Mag-Arch gebaseerde strategie.</li>
	</ol></li>
	<li>Monteer in de handel verkrijgbare steriele adapters in zowel de inlaat als de uitlaat van de microfluïdumchip8.</li>
	<li>Bereid een 2% (w/v, opgelost in PBS) gelatinecoatingbuffer voor. Steriliseer de buffer door middel van autoclaveren.</li>
	<li>Injecteer de gelatinecoatingbuffer in de chip via de inlaatadapter met behulp van een spuit van 1 ml. Als er luchtbellen ontstaan, spoel ze dan weg met extra coatingbuffer.</li>
	<li>Plaats de chip in een celkweekschaal van 10 cm. Voeg 1 ml PBS toe rond de bodem van de schaal om uitdroging te voorkomen. Breng de schaal over naar een celkweekincubator. Het coaten duurt 30 min.</li>
	<li>Spoel de coatingbuffer uit met 2 ml Gd-houdend medium (30 mM) via de inlaat.</li>
	<li>Injecteer voorzichtig 1 ml celsuspensie met 30 mM Gd-DTPA met een spuit van 1 ml.</li>
	<li>Patrooncellen zoals geïllustreerd in stap 2.2-2.3 met behulp van miniatuur cilindrische magneten uit stap 1.2. NOTITIE: Het wordt echter aanbevolen om een siliconenplaat met een holte die op de magneetsets past, aan de onderkant van het glasplaatje te bevestigen, zoals weergegeven in afbeelding 4Ci.</li>
	<li>Ververs na het vormen van het patroon het Gd-DTPA-medium voorzichtig met 1 ml compleet medium door te spoelen met een spuit van 1 ml. OPMERKING: Het proces van celpatroon in microfluïdica, van stap 5.7-5.9, duurt ongeveer 180 minuten, wat vergelijkbaar is met celpatronen op standaard glasplaatjes.</li>
	<li>Kwantificeer de patronen onder een microscoop. Sluit indien nodig de microfluïdumchip aan op een circulerend kweekapparaat voor verdere teelt. OPMERKING: Onze ervaring is dat cellen ten minste 72 uur kunnen groeien wanneer ze worden ondersteund door een eenvoudig apparaat op basis van een micropomp, dat de microfluïdica voorziet van een continue stroom vers kweekmedium in een celincubator8.</li>
</ol>

Een nieuwe inktvrije, labelvrije methode voor het ontwerpen van magnetische Archimedes-cellen

<ol><li>Christian, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Control+of+cell+adhesion+using+hydrogel+patterning+techniques+for+applications+in+traction+force+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Control of cell adhesion using hydrogel patterning techniques for applications in traction force microscopy.</a> J Vis Exp. 179, e63121(2022).</li>
<li>Abbas, Y., Turco, M. Y., Burton, G. J., Moffett, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigation+of+human+trophoblast+invasion+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Hum+Reprod+Update%22%5BJournal%5D)">Investigation of human trophoblast invasion in vitro.</a> Hum Reprod Update. 26 (4), 501-513 (2020).</li>
<li>Park, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulation+of+heterotypic+and+homotypic+cell-cell+interactions+via+zwitterionic+lipid+masks%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Healthc+Mater%22%5BJournal%5D)">Modulation of heterotypic and homotypic cell-cell interactions via zwitterionic lipid masks.</a> Adv Healthc Mater. 6 (15), 1700063(2017).</li>
<li>Ren, T., Chen, P., Gu, L., Ogut, M. G., Demirci, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft+ring-shaped+cellu-robots+with+simultaneous+locomotion+in+batches%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Mater%22%5BJournal%5D)">Soft ring-shaped cellu-robots with simultaneous locomotion in batches.</a> Adv Mater. 32 (8), e1905713(2020).</li>
<li>Ren, T., Steiger, W., Chen, P., Ovsianikov, A., Demirci, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhancing+cell+packing+in+buckyballs+by+acoustofluidic+activation%5BTitle%5D)+AND+%22Biofabrication%22%5BJournal%5D)">Enhancing cell packing in buckyballs by acoustofluidic activation.</a> Biofabrication. 12 (2), 025033(2020).</li>
<li>Ge, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+levitation+in+chemistry%2C+materials+science%2C+and+biochemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Angew+Chem+Int+Ed+Engl%22%5BJournal%5D)">Magnetic levitation in chemistry, materials science, and biochemistry.</a> Angew Chem Int Ed Engl. 59 (41), 17810-17855 (2020).</li>
<li>Puluca, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Levitating+cells+to+sort+the+fit+and+the+fat%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Biosyst%22%5BJournal%5D)">Levitating cells to sort the fit and the fat.</a> Adv Biosyst. 4 (6), e1900300(2020).</li>
<li>Ren, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Programing+cell+assembly+via+ink-free%2C+label-free+magneto-archimedes+based+strategy%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Programing cell assembly via ink-free, label-free magneto-archimedes based strategy.</a> ACS Nano. 17 (13), 12072-12086 (2023).</li>
<li>Li, Y. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Programmable+laser-assisted+surface+microfabrication+on+a+poly%28vinyl+alcohol%29-coated+glass+chip+with+self-changing+cell+adhesivity+for+heterotypic+cell+patterning%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl+Mater+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Programmable laser-assisted surface microfabrication on a poly(vinyl alcohol)-coated glass chip with self-changing cell adhesivity for heterotypic cell patterning.</a> ACS Appl Mater Interfaces. 7 (40), 22322-22332 (2015).</li>
<li>Chliara, M. A., Elezoglou, S., Zergioti, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioprinting+on+organ-on-chip%3A+Development+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biosensors+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Bioprinting on organ-on-chip: Development and applications.</a> Biosensors (Basel). 12 (12), 1135(2022).</li>
<li>Moncal, K. K., Yaman, S., Durmus, N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Levitational+3D+bioassembly+and+density-based+spatial+coding+of+levitoids%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Funct+Mater%22%5BJournal%5D)">Levitational 3D bioassembly and density-based spatial coding of levitoids.</a> Adv Funct Mater. 32 (50), 2204092(2022).</li>
<li>Parfenov, V. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+levitational+bioassembly+of+3D+tissue+construct+in+space%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Adv%22%5BJournal%5D)">Magnetic levitational bioassembly of 3D tissue construct in space.</a> Sci Adv. 6 (29), eaba4174(2020).</li>
<li>Dell, A. C., Wagner, G., Own, J., Geibel, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+bioprinting+using+hydrogels%3A+Cell+inks+and+tissue+engineering+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmaceutics%22%5BJournal%5D)">3D bioprinting using hydrogels: Cell inks and tissue engineering applications.</a> Pharmaceutics. 14 (12), 2596(2022).</li>
<li>Ino, K., Ito, A., Honda, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+patterning+using+magnetite+nanoparticles+and+magnetic+force%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol+Bioeng%22%5BJournal%5D)">Cell patterning using magnetite nanoparticles and magnetic force.</a> Biotechnol Bioeng. 97 (5), 1309-1317 (2007).</li>
<li>Okochi, M., Matsumura, T., Honda, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+force-based+cell+patterning+for+evaluation+of+the+effect+of+stromal+fibroblasts+on+invasive+capacity+in+3d+cultures%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Magnetic force-based cell patterning for evaluation of the effect of stromal fibroblasts on invasive capacity in 3d cultures.</a> Biosens Bioelectron. 42, 300-307 (2013).</li>
<li>Mishriki, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+magnetic+3D+printing+of+cellular+structures+with+mcf-7+cell+inks%5BTitle%5D)+AND+%22Research+%28Wash+D+C%29%22%5BJournal%5D)">Rapid magnetic 3D printing of cellular structures with mcf-7 cell inks.</a> Research (Wash D C). 2019, 9854593(2019).</li>
<li>Ozturk-Oncel, M. O., Leal-Martinez, B. H., Monteiro, R. F., Gomes, M. E., Domingues, R. M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+dive+into+the+bath%3A+Embedded+3D+bioprinting+of+freeform+in+vitro+models%5BTitle%5D)+AND+%22Biomater+Sci%22%5BJournal%5D)">A dive into the bath: Embedded 3D bioprinting of freeform in vitro models.</a> Biomater Sci. 11, 5462-5473 (2023).</li>
<li>Sahni, G., Yuan, J., Toh, Y. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stencil+micropatterning+of+human+pluripotent+stem+cells+for+probing+spatial+organization+of+differentiation+fates%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Stencil micropatterning of human pluripotent stem cells for probing spatial organization of differentiation fates.</a> J Vis Exp. 112, e54097(2016).</li>
<li>Joddar, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+approaches+for+cardiac+organoid+formation+and+their+characterization%5BTitle%5D)+AND+%22Transl+Res%22%5BJournal%5D)">Engineering approaches for cardiac organoid formation and their characterization.</a> Transl Res. 250, 46-67 (2022).</li>
</ol>

De auteurs hebben geen concurrerende financiële belangen.

De op Mag-Arch gebaseerde celpatronen bieden een gebruiksvriendelijke oplossing voor de meeste biomedische laboratoria. Deze methode gaat parallel aan karakters van inktvrij, labelvrij, substraatonafhankelijk en de mogelijkheid voor high-throughput patronen 8,13. Voor mono-type celpatronen worden cellen in één stap gemodelleerd. De procedure eindigt eenvoudig met het opfrissen van kweekmediums.
Eerdere studies hebben magnetische deeltj...

Celpatronen evolueren naar een intuïtieve en krachtige technologie voor in vitro studies1. Door celposities in kweekplaten te manipuleren, biedt het oplossingen voor een verscheidenheid aan experimenten, waaronder celmigratie2, biomimetische meercellige co-cultuur3, organoïde-assemblage4, biomateriaalstudies5 en meer. In de meeste situaties heeft een inktvrije, labelvrije methode de voorkeur voor celpatronen, omdat deze bedieningsgemak en een hoge cellevensvatbaarheid biedt voor latere onderzoeken.
Het Mag-Arch-effect is een natuurkundig fenomeen waarbij diamagnetische objecten in paramagnetische vloeistoffen de neiging hebben om naar gebieden met zwakke magnetische velden te bewegen6. Levende cellen zijn van nature diamagnetisch, terwijl celkweekmedia paramagnetisch kunnen worden gemaakt door oplosbare paramagnetische elementen toe te voegen, zoals gadopentetaat dimeglumine (Gd-DTPA), dat vaak intraveneus wordt gebruikt in beeldvorming met nucleaire magnetische resonantie als contrastmiddel7. Bijgevolg wordt verwacht dat cellen worden afgestoten door het omringende paramagnetische medium en zich verplaatsen naar gebieden waar magnetische velden zwakker zijn8. Een magnetisch veld met een patroon kan eenvoudig worden opgewekt met behulp van een set neodymiummagneten. Idealiter worden celpatronen geassembleerd in tegenstelling tot de magneetpatronen. Technisch gezien wordt dit gedefinieerd als een labelvrije methode omdat het enige extra reagens, Gd-DTPA, in de extracellulaire omgeving blijft en niet aan cellen bindt. Mogelijke invloeden op de volgende celkweek kunnen dus gemakkelijk worden vermeden door het kweekmedium te vervangen. In vergelijking met andere methoden 1,3,9,10, vereist de op Mag-Arch gebaseerde strategie geen bio-inktcomponenten of de toepassing van specifieke deeltjes om de cellen positief te labelen. Bovendien is aangetoond dat het werkt op meerdere substraten voor celadhesie en in staat is tot celpatronen met een hoge doorvoer4.
Dit artikel presenteert een gedetailleerd protocol voor het maken van celpatronen met behulp van de op Mag-Arch gebaseerde methode, waarbij alles aan bod komt, van de fabricage van apparaten tot het aanpassen van het celpatroon. Naast de patronen die we hebben gedemonstreerd, kunnen gebruikers eenvoudig verschillende celpatronen maken met behulp van magneten en een Gd-DTPA-oplossing. Verder zijn er ook protocollen voor het assembleren van complexe co-cultuurpatronen en het manipuleren van cellen in ingesloten microfluïdische chips.

<table><tbody><tr><td>A2780 eierstokkankercellen</td><td>Procell</td><td>CL-0013</td><td></td></tr><tr><td>Celkweekmedium (DMEM, hoge glucose)</td><td>Gibco</td><td>11995040</td><td></td></tr><tr><td>Dekglazen</td><td>Citotest Scientific</td><td>80340-3610</td><td>Voor het fabriceren van microfluïdica. Afmeting: 24 mm &times; 50 mm</td></tr><tr><td>DiD</td><td>MedChemExpress (MCE)&nbsp;</td><td>HY-D1028</td><td>Voor het labelen van cellen met rode fluorescentie (Ex: 640 nm)</td></tr><tr><td>DiI</td><td>MedChemExpress (MCE)&nbsp;</td><td>HY-D0083&nbsp;</td><td>Voor het labelen van cellen met oranje fluorescentie (Ex: 550 nm)</td></tr><tr><td>Fetaal runder serum (FBS)</td><td>Biochannel</td><td>BC-SE-FBS07</td><td></td></tr><tr><td>Gadopentetate dimeglumine (Gd-DTPA)</td><td>Beijing Beilu Pharmaceutical&nbsp;</td><td>H10860002</td><td></td></tr><tr><td>Gelatine</td><td>Sigma Aldrich</td><td>V900863</td><td></td></tr><tr><td>Glazen celglazen</td><td>Citotest Scientific</td><td>80346-2510</td><td>Diameter: 25 mm; dikte: 0,19-0,22 mm</td></tr><tr><td>Glazen platen</td><td>PURESHI bouwmarkt</td><td></td><td>Voor het fabriceren van microfluïdica. Afmeting: 40 mm &times; 75 mm</td></tr><tr><td>Humane navelstrengvene endotheelcellen (HUVECs)</td><td>Servicebio</td><td>STCC12103G-1</td><td></td></tr><tr><td>Neodymium-ijzer-borium magneten (N52)</td><td>Lalaci</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Niet-giftige glasplaatcoating (Gel Slick Solution)</td><td>Lonza</td><td>1049286</td><td>Voor het gemak van ontvormen bij het fabriceren van microfluïdica</td></tr><tr><td>Fosfaatgebufferde zoutoplossing (PBS)</td><td>Servicebio</td><td>G4200</td><td></td></tr><tr><td>Plasma cleaner</td><td>SANHOPTT</td><td>PT-2S</td><td></td></tr><tr><td>Polydimetylsiloxaan (PDMS) kit</td><td>DOWSIL</td><td>SYLGARD 184 Silicone Elastomer Kit</td><td>Voor het fabriceren van microfluïdica</td></tr><tr><td>Polytetrafluorethyleen (PFTE) mal</td><td>PURESHI bouwmarkt</td><td></td><td>Op maat gemaakt online, voor het fabriceren van microfluïdica</td></tr><tr><td>Siliziumplaat</td><td>PURESHI bouwmarkt</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Gladde spiercellen (SMC)</td><td>Procell</td><td>CL-0517</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasoon reiniger</td><td>Sapeen</td><td>CSA-02</td><td></td></tr></tbody></table>

celpatronen met behulp van magnetische-archimedes-strategie

Cell Patterning Using Magnetic-Archimedes Strategy

Celpatronen, die nauwkeurige controle van de celpositionering mogelijk maken, bieden een uniek voordeel bij de studie van celgedrag. In dit protocol wordt een celpatroonstrategie geïntroduceerd op basis van het Magnetisch-Archimedes (Mag-Arch) effect. Deze aanpak maakt een nauwkeurige controle van de celverdeling mogelijk zonder het gebruik van inktmaterialen of etiketteringsdeeltjes. Door een paramagnetisch reagens in te brengen om de magnetische gevoeligheid van het celkweekmedium te vergroten, worden cellen afgestoten door magneten en rangschikken ze zich in een patroon dat complementair is aan de magneetsets die zich onder het microfluïdische substraat bevinden.
In dit artikel worden gedetailleerde procedures gegeven voor het maken van celpatronen met behulp van de op Mag-Arch gebaseerde strategie. Er worden methoden aangeboden voor het modelleren van eencellige typen en voor meerdere celtypen voor co-cultuurexperimenten. Daarnaast worden uitgebreide instructies gegeven voor het vervaardigen van microfluïdische apparaten die kanalen bevatten voor celpatronen. Het bereiken van deze functie met behulp van parallelle methoden is een uitdaging, maar kan op een vereenvoudigde en kosteneffectieve manier worden gedaan. Door gebruik te maken van op Mag-Arch gebaseerde celpatronen krijgen onderzoekers een krachtig hulpmiddel voor in-vitro-onderzoek .

Rechthoekige (1,5 mm × 10 mm × 35 mm) en cilindrische (Φ1,5 m × 10 mm) magneten werden geselecteerd om als demonstratie celpatronen te creëren. Gebruikers hebben de flexibiliteit om de grootte en vorm van magneten aan te passen of ze anders te monteren om verschillende celpatronen te creëren. In figuur 1A,B werden de magneten geassembleerd, waarbij de magnetische polen voor de duidelijkheid in blauw (zuid) en rood (noord) zijn afgebeeld. In deze configuratie trekken magneten...

Dit protocol beschrijft een inktvrije, labelvrije, substraatonafhankelijke, high-throughput celpatroonmethode op basis van het magnetische Archimedes-effect.

Celpatronen met behulp van magnetische-Archimedes-strategie

Cell patterning, allowing precise control of cell positioning, presents a unique advantage in the study of cell behavior. In this protocol, a cell ...

Celpatronen zijn intuïtieve en krachtige technologie voor in-vitrostudies. Ons onderzoek is gericht op het presenteren van een veelzijdige, gebruiksvriendelijke en goedkope celpatroonmethode, die in de meeste biomedische laboratoria kan worden gerepliceerd. In vergelijking met andere methoden vereist ons protocol geen gespecialiseerde vaardigheden en apparatuur.Het gaat ook parallel aan karakters van inktvrij, labelvrij, substraatonafhankelijk en de mogelijkheid voor patronen met een hoge doorvoer. Het protocol vereist slechts twee benodigdheden: magneten en de contrastmiddelen op basis van gadolinium, die beide gemakkelijk te verkrijgen zijn tegen lage prijzen. De op magnetisme gebaseerde celpatroonmethode biedt handige oplossingen voor de eerste stap van een verscheidenheid aan experimenten, waaronder celmigratie, biomimetische meercellige co-cultuur, organoïde-assemblage, biomateriaalstudies en meer.

cell-patterning-using-magnetic-archimedes-strategy

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

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

We beschrijven experimentele details van de synthese van patronen en herconfigureerbare deeltjes van tweedimensionale (2D) precursors. Deze methodologie kan worden gebruikt om deeltjes te maken in een verscheidenheid van vormen zoals veelvlakken en grijpinrichtingen bij lengteschalen variërend van micro tot centimeter schaal.

Origami Inspired Zelf-assemblage van Patterned en Herconfigureerbare Deeltjes

Dit protocol beschrijft de vervaardiging van een grootschalige multiplex tweedimensionale DNA of antilichaam-array, met potentiële toepassingen in cell signaling studies en biomarker detectie.

Flow-patroon Begeleide Fabrication van High-density Barcode Antibody Microarray

Chondrogenese uit stamcellen vereist fine tuning van de kweekomstandigheden. Hier presenteren we een magnetische aanpak voor het condenseren van cellen, een essentiële stap om chondrogenese te initiëren. Bovendien tonen wij aan dat dynamische rijping in een bioreactor zijn mechanische stimulatie van de cellulaire constructen en verbetert kraakbeenachtige extracellulaire matrix productie.

3D Magnetic Stem Cell Samenvoeging en Bioreactor rijping voor het herstel van kraakbeen

Dit rapport beschrijft een eenvoudige, gemakkelijk uit te voeren techniek, met behulp van lagedrukvacuüm, om microfluïdische kanalen te vullen met cellen en substraten voor biologisch onderzoek.

Een veelzijdige methode van patroonvorming Eiwitten en cellen

Dit manuscript introduceert een robuuste methode voor het fabriceren van holle microwells zonder de behoefte aan complexe hoge kosten voorzieningen. Met behulp van magnetische kracht, stalen kralen en een matrix via holes, werden verschillende honderd microwells gevormd in een 3 x 3 cm Polydimethylsiloxaan (PDMS) substraat.

Een gepaarde kraal en magneet Array voor Molding Microwells met variabele concaaf geometrieën

De hier gepresenteerde methode maakt gebruik van micropatterning samen met kwantitatieve beeldvorming om de ruimtelijke ordening binnen de zoogdier culturen te onthullen. De techniek is gemakkelijk vast te stellen in een standaard laboratorium voor celbiologie en biedt een Tractable systeem om patronen in vitro te bestuderen.

De opkomende ruimtelijke ordening van zoogdiercellen in kaart brengen met behulp van micro patronen en kwantitatieve beeldvorming

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

We presenteren een technologie die capillariteitsondersteunde assemblage in een microfluïdisch platform gebruikt om microgrote objecten die in een vloeistof zijn gesuspendeerd, zoals bacteriën en colloïden, te modelleren in voorgeschreven arrays op een polydimethylsiloxaansubstraat.

Patroonvorming van micro-organismen en microdeeltjes door sequentiële capillariteitsondersteunde assemblage

We beschrijven verbeteringen aan een standaardmethode voor het meten van cellulaire tractiekrachten, gebaseerd op microcontactprinten met een enkele subtractieve patroonstap van puntarrays van extracellulaire matrixeiwitten op zachte hydrogels. Deze methode zorgt voor een eenvoudigere en consistentere fabricage van eilandpatronen, essentieel voor het regelen van de vorm van de celcluster.

Patroongeneratie voor micropatterntractiemicroscopie

We presenteren een dynamisch en omkeerbaar testplatform voor stijfheid, vervaardigd met behulp van een ultrazacht siliconenelastomeer (polydimethylsiloxaan, PDMS) met ingebedde ijzerdeeltjes. Deze nieuwe test is geschikt voor het bestuderen van opkomende tijdsafhankelijke fysieke veranderingen in celfenotypes, inclusief contactgeleiding. Hier meten we de uitlijning van neonatale ratten in de cardiomyocyten bij matrijping met behulp van magnetisme.

Magneto-reologische elastomeren met micropatroon om veranderingen in de uitlijning van cardiomyocyten te stimuleren

Leer een veelzijdige celpatroneringsmethode voor biomedisch onderzoek met magnetische manipulatie en gadolinium-gebaseerde contrastmiddelen. Deze gebruiksvriendelijke, kosteneffectieve techniek vereist geen gespecialiseerde vaardigheden.

Celpatronen met behulp van magnetische-Archimedes-strategie

Meer video's verkennen