Method Article

Wzorowanie ogniw na optycznie przezroczystych elektrodach z tlenku indu i cyny

DOI:

10.3791/259

August 20th, 2007

In This Article

Summary

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Niezanieczyszczająca monowarstwa silanu PEG została zdesorbowana z indywidualnie adresowalnych elektrod ITO na szkle poprzez zastosowanie potencjału redukcyjnego. Elektrochemiczne usuwanie warstwy PEG-silanu z mikroelektrod ITO pozwoliło na uzyskanie adhezji komórek w sposób przestrzennie zdefiniowany, z wzorcami komórkowymi odpowiadającymi ściśle wzorcom elektrod.

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
Zdolność do sprawowania precyzyjnej kontroli przestrzennej i czasowej nad interakcjami komórka-powierzchnia jest ważnym warunkiem wstępnym do tworzenia wielokomórkowych konstruktów służących jako naśladownictwo in vitro tkanek natywnych. W tym badaniu wykorzystano techniki fotolitografii i trawienia na mokro do wytworzenia indywidualnie adresowalnych elektrod z tlenku indu i cyny (ITO) na podłożach szklanych. Szklane podłoża zawierające mikroelektrody ITO zmodyfikowano silanem z poli(glikolu etylenowego) (PEG), aby nadać im odporność na białka i komórki. Obecność izolujących cząsteczek PEG na powierzchni elektrody zweryfikowano za pomocą cyklicznej woltamperometrii z wykorzystaniem żelazocyjanku potasu jako cząsteczki reporterowej redoks. Co ważne, zastosowanie potencjału redukcyjnego spowodowało desorpcję warstwy PEG, co skutkowało regeneracją powierzchni elektrody przewodzącej i pojawieniem się typowych pików redoks żelazocyjanku. Zastosowanie potencjału redukcyjnego odpowiadało również zmianie właściwości elektrody ITO z ogniwa nieadhezyjnego na ogniwo adhezyjne. Elektrochemiczne usuwanie warstwy PEG-silanu z mikroelektrod ITO pozwoliło na uzyskanie adhezji komórek w sposób przestrzennie zdefiniowany, z wzorcami komórkowymi odpowiadającymi ściśle wzorcom elektrod. Na tych podłożach wykazano mikrowzorcowanie kilku typów komórek. W przyszłości kontrola właściwości biomiędzyfazowych zapewniona tą metodą pozwoli na inżynierię mikrośrodowisk komórkowych poprzez złożenie trzech lub więcej typów komórek w precyzyjną konfigurację geometryczną na optycznie przezroczystym podłożu.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Część I: Wzór elektrod

  1. Czyste i odwodnione szkiełka szklane z powłoką ITO zostały pokryte dodatnim fotorezystem
  2. Powierzchnia została wypalona w temperaturze 100°C w celu usunięcia rozpuszczalników z rezystu
  3. Po wypaleniu powierzchnię wystawiono na działanie światła ultrafioletowego przez fotomaskę za pomocą nakładki Canon Mask Aligner
  4. Uwidocznione regiony zostały usunięte w rozwiązaniu deweloperskim
  5. Powierzchnia została mocno wypalona, aby usunąć wszelkie pozostałe rozwiązania deweloperskie
  6. Obszary ITO, które nie były chronione przez wzór fotorezystu, zostały wytrawione w kwaśnym wytrawiaczu
  7. Pozostały fotorezystor usunięto przez sonikację w acetonie, tworząc elektrody ITO

Część II: Modyfikacja powierzchni

  1. Zmodyfikowane elektrody są czyszczone w komorze plazmowej i modyfikowane 2% silanem PEG w toluenie. Inkubację przeprowadza się przez 2 godziny, a następnie 2 godziny pieczenia.

Uwaga: Ten proces odbywa się w worku na rękawiczki wypełnionym azotem, aby uniknąć obecności wilgoci, ponieważ silan PEG reaguje w stosunku do niego.

Część III: Elektrochemia

  1. Druty stalowe są przymocowane do elektrod.
  2. Elektrody modyfikowane silanem PEG są umieszczane w ogniwie elektrochemicznym w celu przeprowadzenia eksperymentów elektrochemicznych.
  3. Silan PEG z połączonych ze sobą obszarów jest usuwany za pomocą systemu trzech elektrod w PBS.

Część IV: Wzorce komórek

  1. Fibroblasty są inkubowane z niedawno usuniętymi substratami. Podczas inkubacji komórki te przyłączają się do regionów pozbawionych silanu PEG; Jednak komórki nie zwiążą się nigdzie indziej na powierzchni.
  2. Wzorzyste komórki są inkubowane w świeżych pożywkach i wizualizowane za pomocą mikroskopu.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

W tym filmie pokazaliśmy wzór ogniw na optycznie przezroczystych elektrodach z tlenku indu i cyny. Po wytworzeniu elektrod ITO za pomocą fotolitografii, zostały one zmodyfikowane za pomocą monowarstwy silanu PEG rezystancyjno-rezystancyjnej. Ta monowarstwa została zdesorbowana za pomocą elektrochemii, zmieniając powierzchnię z rezystancyjnej na adhezyjną. Wzorzec mysich fibroblastów 3T3 został pokazany w jego filmie. Mamy również modelowanie hepatocytów, komórek pierwotnych i komórek gwiaździstych przy użyciu tej same...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Tlenek indu i cynyInnetechnologie Delta CB40IN
PEG silanOdczynnikGelest Inc.SIM6492.66
Odczynnik kwasu solnegoSigma-Aldrich320331
Odczynnik kwasu azotowegoSigma-Aldrich258121
Odczynnik etanolowySigma-Aldrich459836
Odczynnik acetonowySigma-Aldrich650501
Odczynnik toluenowySigma-Aldrich34866
Odczynnikdo pożywekOdczynnik kolagenowy Invitrogen
Sigma-AldrichC3867
3T3 mysie fibroblastyLinia komórkowaATCC

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Lee, J. Y., Jones, C., Zern, M. A., Revzin, A. Analysis of Local Tissue-Specific Gene Expression in Cellular Micropatterns. Analytical Chemistry. 78, 8305-8312 (2006).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Indium Tin Oxide ElectrodesPhotolithography ProcessElectrochemical Cell AdhesionPEG Silane ModulationCell Patterning TechniqueOptically Transparent SubstratesTissue Engineering MethodsMicrofabrication ProtocolsElectrochemical StrippingFibroblast Adhesion Assay

Related Articles