Name: Mikroczipy krzemowe do manipulowania interakcją komórka-komórka (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2007-08-30T00:00:00.000+00:00
Duration: 23 min 21 s
Description: Poznaj metodę manipulacji interakcjami komórka-komórka przy użyciu mikroczipów krzemowych. Technika umożliwia dynamiczną regulację kontaktu między hepatocytami a komórkami podporowymi w badaniach biologii komórki.

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

Autorzy dziękują Salmanowi Khetaniemu, Jaredowi Allenowi, Chrisowi Flaimowi oraz Austinowi Derfusowi za pomocne dyskusje podczas procesu projektowania tego urządzenia. Praca ta była wspierana przez Program Rozwoju Wczesnej Kariery Wydziałowej National Science Foundation, National Institutes of Health/National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases oraz Fundację Davida i Lucile Packard. E.E.H. otrzymała wsparcie w ramach Ruth L. Kirschstein National Research Service Award.

Przygotowanie kultur komórkowych:
<ol>
<li>Należy rozpocząć od części silikonowych powlekonych polistyrenem traktowanym plazmą. </li>
<li>Powlec części odpowiednimi białkami macierzy zewnątrzkomórkowej, aby wspomóc adhezję pożądanego typu komórek. W przypadku hepatocytów inkubować w roztworze Collagen-1 o stężeniu 50 µg/ml w temperaturze 37°C przez 45 min. W przypadku fibroblastów 3T3 macierz nie jest wymagana. </li>
<li>Zablokować części z elementami komplementarnymi w konfiguracji kontaktowej. </li>
<li>Namoczyć w 70% etanolu przez minimum 10 min w celu sterylizacji. Płukać 2x w ddH2O oraz 1x w pożywce do hodowli komórek. </li>
<li>Zasiać komórki w stężeniu 500 000 komórek/ml w odpowiedniej pożywce hodowlanej. Użyć 1 ml w każdym dołku 12-dołkowej płytki hodowlanej. </li>
<li>Inkubować przez 1 h, wstrząsając co 15 min w celu równomiernego resuspendowania komórek. </li>
<li>Jeśli po 1 h nie uzyskano zlewnej monowarstwy, należy odessać zawiesinę komórkową i powtórzyć sianie ze świeżą zawiesiną. Powtarzać do momentu uzyskania pożądanej gęstości komórek. </li>
<li>Usunąć części komplementarne. Przenieść części do świeżych dołków i inkubować przez noc, aby umożliwić komórkom pełną adhezję i rozprzestrzenienie się. </li>
<li>Utworzyć kokultury, blokując odpowiednie części w konfiguracji z przerwą (gap) lub kontaktowej. Konfigurację można zmienić w dowolnym momencie hodowli. </li>
<li>Podczas wymiany pożywki należy zadbać o to, aby komórki pozostały suche przez jak najkrótszy czas, najlepiej tylko przez sekundę lub dwie. Odessać płyn jedną ręką i natychmiast zastąpić pożywkę drugą ręką. </li>
</ol>
Obróbka części krzemowych w celu ponownego użycia:
<ol>
<li>Usuń komórki, namaczając elementy w wybielaczu, a następnie płucząc wodą.</li>
<li>Pozostaw części do całkowitego wyschnięcia. Namocz w toluenie przez 2 h, aby usunąć polistyren.</li>
<li>Oczyść w roztworze piranha (1:2 H2O2:H2SO4) podgrzanym do 120°C.</li>
<li>Płucz przez 15 min w ciągłym strumieniu ddH2O. Jeśli polistyren nie będzie nakładany natychmiast, przechowuj części w wodzie.</li>
<li>Rozpuść polistyren w toluenie w stężeniu 100 mg/ml. Mieszaj na wortexie w stożkowej probówce z polipropylenu przez około 1 h lub do całkowitego rozpuszczenia. Na każde 10 części wymagane jest nieco ponad 1 ml roztworu.</li>
<li>Naniesienie roztworu polistyrenu metodą spin-coatingu na poszczególne części krzemowe przy 2 400 rpm przez 30 s.</li>
<li>Wypalaj przez co najmniej 5 h w temperaturze 120°C.</li>
<li>Poddaj działaniu plazmy tlenowej (200 mTorr, 200 W) przez 1 min.</li>
</ol>

<ol><li>Hui, E. E., Bhatia, S. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micromechanical+control+of+cell-cell+interactions%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Micromechanical control of cell-cell interactions.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 104, 
	
 <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?Db=pubmed&Cmd=ShowDetailView&TermToSearch=17389399&ordinalpos=2&itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_RVDocSum">http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?Db=pubmed&Cmd=ShowDetailView&TermToSearch=17389399&ordinalpos=2&itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_RVDocSum</a> 5722-5726 (2007).</li>
<li>Bhatia, S. N., Balis, U. J., Yarmush, M. L., Toner, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+cell-cell+interactions+in+preservation+of+cellular+phenotype%3A+cocultivation+of+hepatocytes+and+nonparenchymal+cells%5BTitle%5D)+AND+%22The+FASEB+Journal%22%5BJournal%5D)">Effect of cell-cell interactions in preservation of cellular phenotype: cocultivation of hepatocytes and nonparenchymal cells.</a> The FASEB Journal. 13, 
	
 <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?Db=pubmed&Cmd=ShowDetailView&TermToSearch=10544172&ordinalpos=2&itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_RVDocSum">http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?Db=pubmed&Cmd=ShowDetailView&TermToSearch=10544172&ordinalpos=2&itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_RVDocSum</a> 1883-1900 (1999).</li>
<li>El-Ali, J., Sorger, P. K., Jensen, K. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cells+on+Chips%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Cells on Chips.</a> Nature. 442, 
	
 <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?Db=pubmed&Cmd=ShowDetailView&TermToSearch=16871208&ordinalpos=2&itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_RVDocSum">http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?Db=pubmed&Cmd=ShowDetailView&TermToSearch=16871208&ordinalpos=2&itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_RVDocSum</a> 403-411 (2006).</li>
</ol>

Autorzy nie zgłaszają żadnych konfliktów interesów.

System ten jest wyjątkowy, ponieważ umożliwia dynamiczne manipulowanie organizacją przestrzenną tkanki na poziomie komórkowym. W konsekwencji urządzenie to pozwoliło na przeprowadzenie szeregu nowatorskich eksperymentów biologicznych, obejmujących takie zagadnienia jak dynamika sygnalizacji międzykomórkowej, sygnalizacja kontaktowa w porównaniu z rozpuszczalną, decyzje dotyczące losu komórek, toksykologia oraz wzajemna komunikacja komórkowa. Urządzenie to powinno być szeroko stosowalne, ponieważ podłożem hodowlanym jest ...

<table><tbody><tr><td>Krzemowe podłoża grzebieniowe</td><td>Narzędzie</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Części są dostępne dla wspólnych projektów badawczych. Prosimy o kontakt z Elliotem Hui (eehui @ alum . mit . edu) lub Sangeetą Bhatią (sbhatia @ mit . edu).</td></tr></tbody></table>

krzemowe mikroczipy do manipulowania oddziaływaniami międzykomórkowymi

Silicon Microchips for Manipulating Cell-cell Interaction

Rola mikrośrodowiska komórkowego jest uznawana za kluczową w określaniu losu i funkcji komórek w niemal wszystkich tkankach ssaków, od rozwoju po transformację nowotworową.&nbsp; W szczególności oddziaływania z sąsiednim zrąbkiem są powiązane z szeregiem zjawisk biologicznych; jednak konwencjonalne techniki ograniczają możliwość badania przestrzennych i dynamicznych elementów takich interakcji.
W mikromechanicznej rekonfigurowalnej hodowli (RC) wykorzystujemy mikroobrobiony podłoże krzemowe z ruchomymi elementami, aby dynamicznie kontrolować interakcje międzykomórkowe poprzez mechaniczne repozycjonowanie. Wcześniej metoda ta była stosowana do badania komunikacji międzykomórkowej w kokulturach hepatocytów i komórek nieparenchymalnych, wykazując interakcje zależne od czasu oraz ograniczony zasięg sygnalizacji rozpuszczalnej 1.
W niniejszym materiale szczegółowo opisujemy przygotowanie i zastosowanie systemu RC. Rozpoczynamy od zaprezentowania sposobu manipulowania częściami urządzenia za pomocą pęsety, w tym przełączania między konfiguracją z przerwą a konfiguracją z kontaktem (populacje komórek oddzielone wąską przerwą 80-µm lub w bezpośrednim, ścisłym kontakcie). Następnie szczegółowo omawiamy proces przygotowania podłoży do hodowli oraz wieloetapowy proces wysiewu komórek niezbędny do uzyskania konfluentnych monowarstw komórkowych. Wykorzystując mikroskopię żywych komórek, ilustrujemy manipulowanie komórkami w czasie rzeczywistym pomiędzy różnymi możliwymi konfiguracjami eksperymentalnymi. Na koniec demonstrujemy kroki niezbędne do regeneracji powierzchni urządzenia w celu jego ponownego wykorzystania: czyszczenie toluenem i roztworem piranhas, powlekanie polistyrenem oraz traktowanie plazmą tlenową.

Niniejszy artykuł opisuje podejście eksperymentalne do dynamicznej regulacji oddziaływań międzykomórkowych między komórkami adherentnymi w skali mikrometrycznej. Zademonstrowano manipulację komunikacją międzykomórkową pomiędzy hepatocytami a komórkami zrębowymi. Opracowana platforma umożliwia badanie oddziaływań komórka-komórka w różnorodnych procesach biologicznych, w tym w rozwoju i patogenezie.

Krzemowe mikroczipy do manipulowania oddziaływaniami międzykomórkowymi

Rola mikrośrodowiska komórkowego jest uznawana za kluczową w określaniu losu i funkcji komórek w niemal wszystkich tkankach ssaków, od ...

Cześć, nazywam się Elliot Hu. Jestem stypendystą podoktorskim w laboratorium Tii tutaj, w Massachusetts Institute of Technology. Dzisiaj przygotujemy hodowle komórkowe na krzemowych chipach mikromechanicznych. Urządzenia te przypominają małe grzebienie, które zazębiają się ze sobą, co pozwala nam precyzyjnie manipulować oddziaływaniami między dwiema różnymi populacjami komórek.Dzisiaj zbadamy interakcje między hepatocytami wątroby a wspierającymi komórkami zrębu. W szczególności fibroblasty 3T3 są hodowane na górnej powierzchni grzebieni, dzięki czemu poprzez przesuwanie zębów grzebienia można przemieszczać komórki i zmieniać ich rozmieszczenie przestrzenne. Każde urządzenie jest podzielone na dwie części, które zatrzaskują się w dwóch możliwych konfiguracjach.Pierwsza z nich doprowadza do kontaktu obu populacji komórek. Druga rozdziela te populacje w niewielkim stopniu, tak aby komórki nie mogły się dotykać. W tym przypadku zapobiega się interakcjom kontaktowym, lecz zachowuje się interakcje poprzez wydzielane czynniki.Zacznijmy od omówienia sposobu manipulowania elementami za pomocą pincet. Preferuję używanie zarówno większych pincet teflonowych, jak i mniejszych metalowych pince

silicon-microchips-for-manipulating-cell-cell-interaction

Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

Mikrochipy krzemu do manipulowania interakcją komórka-komórka

Prezentujemy protokoły wytwarzania i automatyzacji macierzy mikrozaworów opartych na elastomerowym polidimetylosiloksanie (PDMS), które nie wymagają dodatkowej energii do zamknięcia i charakteryzują się precyzyjnymi objętościami zdefiniowanymi fotolitograficznie. Przedstawiono równoległy mieszalnik o objętości subnanolitrowej oraz zintegrowany mikrofluidyczny system perfuzyjny.

Chip mikrofluidyczny sterowany macierzami elastomerowych mikrozaworów

Przedstawiamy prostą metodę rozmieszczania komórek w wybranych miejscach na podłożu. Metoda ta polega na tworzeniu wzorów komórkowych poprzez odwrócenie krzemowego chipa zawierającego wypełnione komórkami mikrownęki i dociśnięcie go do podłoża. Metoda ta stanowi nowy sposób modulowania sygnalizacji dyfuzyjnej oraz jukstakrynnej między komórkami.

Wzorowanie embrionalnych komórek macierzystych z wykorzystaniem Bio Flip Chip

Przedstawiamy dwa procesy mikrofabrykacji porowatych polimerowych chipów do trójwymiarowej hodowli komórek. Pierwszy z nich to tłoczenie na gorąco w połączeniu z procesem spawania oparami rozpuszczalnika. Drugi wykorzystuje niedawno opracowany proces mikrotermoformowania w połączeniu z technologią śladów jonowych, co prowadzi do znacznego uproszczenia produkcji.

Mikrofabrykacja rusztowań w skali chipa do trójwymiarowej hodowli komórek

W tym artykule prezentujemy mikroprzepływowy chip do analizy pojedynczych komórek. Umożliwia ilościowe oznaczanie wewnątrzkomórkowych białek, enzymów, kofaktorów i drugich przekaźników za pomocą testów fluorescencyjnych lub testów immunologicznych.

Mikroprzepływowy chip do wszechstronnej analizy chemicznej pojedynczych komórek

Ten protokół opisuje metodę tworzenia wzorów komórkowych na SiO2 kompatybilną z mikrofabrykacją. Predefiniowany wzór parylenu-C jest drukowany fotolitograficznie na płytkach SiO2. Po inkubacji z surowicą (lub innym roztworem aktywacyjnym) komórki przylegają specyficznie (i rosną zgodnie z zgodnością) leżącego poniżej parylenu-C, będąc jednocześnie odpychane przez regiony SiO2.

Wzorcowanie komórek na zdefiniowanych fotolitograficznie 
Parylene-C: Substraty SiO2

Ten protokół opisuje użycie mikroskalowych wsporników krzemowych jako giętkich powierzchni hodowlanych do pomiaru kurczliwości komórek mięśniowych in vitro. Skurcz komórkowy powoduje zginanie wspornika, które można zmierzyć, zarejestrować i przekształcić w odczyty siły, zapewniając nieinwazyjny i skalowalny system pomiaru funkcji skurczu in vitro.

Wykorzystanie mikroskalowych wsporników krzemowych do oceny funkcji kurczliwości komórkowej in vitro

Mikro-prefabrykowane urządzenia zintegrowane z komponentami fluidycznymi stanowią platformę in vitro do badań komórkowych naśladujących mikrośrodowisko in vivo. Opracowaliśmy mikroprzepływowe chipy na bazie polimetakrylanu metylu do badania reakcji komórkowych pod wpływem pojedynczych lub współistniejących bodźców naprężeń chemicznych/elektrycznych/ścinających.

Projektowanie urządzeń mikroprzepływowych do badania odpowiedzi komórkowych pod wpływem pojedynczych lub współistniejących bodźców naprężeń chemicznych/elektrycznych/ścinających

Ten raport opisuje metodę opartą na chipie mikroprzepływowym, która pozwala na przeprowadzenie eksperymentu z pojedynczą hodowlą komórkową, w którym można uzyskać wysokowydajne parowanie i mikroskopową analizę wielu pojedynczych komórek.

Ustanawianie kokultur opartych na pojedynczych komórkach w sposób deterministyczny za pomocą chipa mikroprzepływowego

Ten protokół opisuje użycie nanoprzewodów krzemowych do wewnątrzkomórkowej optycznej biomodulacji komórki w prosty i łatwy do wykonania sposób. Technika ta jest wysoce elastyczna i może być stosowana zarówno do zastosowań in vitro, jak i in vivo.

Nanodruty krzemowe i stymulacja optyczna do badań wewnątrz- i międzykomórkowego sprzężenia elektrycznego

Protokół hodowli i manipulacji tkanką embrionalną myszy na chipie mikroprzepływowym jest dostarczony. Stosując impulsy modulatorów szlaku, system ten może być wykorzystany do zewnętrznego sterowania oscylacjami sygnałowymi w celu funkcjonalnego badania somitogenezy myszy.

Podejście mikrofluidyczne do funkcjonalnego badania oscylacji sygnalizacyjnych rządzących somitogenezą

Nowy protokół uszczelniający do produkcji wodoodpornych uszczelek silikonowych dla membran urządzeń z układem polidimetylosiloksanu (PDMS). Przeznaczony do laboratoriów do tworzenia modeli chipów oraz rozwoju małych platform chipowych. Demonstrujemy protokół przy użyciu plastikowych i natywnych błon tkankowych. Procedura ta wymaga jedynie PDMS, toluenu, formy, membrany i komory próżniowej.

Dostępna procedura uszczelniania silikonu chip-to-membrana dla elastycznego i niezawodnego łączenia

Poznaj metodę manipulacji interakcjami komórka-komórka przy użyciu mikroczipów krzemowych. Technika umożliwia dynamiczną regulację kontaktu między hepatocytami a komórkami podporowymi w badaniach biologii komórki.

Krzemowe mikroczipy do manipulowania oddziaływaniami międzykomórkowymi

Przeglądaj więcej filmów