Name: Wzorcowanie komórek przy użyciu strategii magnetyczno-archimedesowej (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-02-02T14:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 9 s
Description: Poznaj metodę wzorcowania komórek opartą na efekcie magnetyczno-archimedesowym. Technika ta nie wymaga atramentu ani etykiet, jest niezależna od podłoża i umożliwia wysokoprzepustowe wzorcowanie komórek w badaniach biomedycznych.

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

To badanie jest wspierane finansowo przez Narodowy Kluczowy Program Badawczo-Rozwojowy Chin (2021YFA1101100), Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (32000971), Fundusze Badań Podstawowych dla Uniwersytetów Centralnych (nr 2021FZZX001-42) oraz Fundusz Naukowy Gwiaździstej Nocy Instytutu Studiów Zaawansowanych Uniwersytetu Zhejiang w Szanghaju (Grant No. SN-ZJU-SIAS-004).

1. Montaż zestawów magnesów
<ol>
	<li>Zmontuj zestawy magnesów do wzorów pasków.
	<ol>
		<li>Wybierz płaskie prostokątne magnesy, jak pokazano na <silna klasa="xfig">Rysunek 1A. Wymiary prostokątnych magnesów użytych do tej demonstracji wynoszą 1,5 mm × 10 mm × 35 mm (grubość × wysokość × długość) (patrz tabela materiałów). Grubość magnesów określa odstępy między paskami komórek.</li>
		<li>Pokrój płytki silikonowe o grubości 2 mm (patrz tabela materiałów) na prostokąty o wymiarach 2 mm × 8 mm × 30 mm. Upewnij się, że dwa ostatnie wymiary tych silikonowych płytek są nieco mniejsze niż wymiary prostokątnych magnesów wymienionych powyżej, aby zoptymalizować montaż. Grubość płytek silikonowych określa szerokość pasków komórek.</li>
		<li>Zmontuj prostokątne magnesy i płytki silikonowe warstwa po warstwie, jak pokazano na rysunku Rysunek 1A. Każdy zestaw magnesów składa się z 4 magnesów i 3 silikonowych płytek. Upewnij się, że bieguny każdego sąsiedniego magnesu są przeciwne, aby zestawy magnesów mogły się automatycznie wyrównać dzięki wewnętrznej sile przyciągania.</li>
		<li>Wysterylizuj magnesy przed użyciem. 
		UWAGA: Zaleca się umycie zestawów magnetycznych czystą wodą, a następnie zanurzenie ich w 75% etanolu na 10 min. Całkowite wymiary tych zestawów magnesów wynoszą 12 mm × 10 mm × 35 mm, zaprojektowane tak, aby pasowały do standardowych 6-dołkowych płytek do hodowli komórkowych.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zmontuj zestawy magnesów dla wzorów z tablicą punktową
	<ol>
		<li>Wybierz miniaturowe magnesy cylindryczne, jak pokazano na <silna klasa="xfig">Rysunek 1B. Wymiary magnesów cylindrycznych użytych w tej demonstracji wynoszą Φ1,5 mm × 10 mm (średnica × wysokość), namagnesowanych w kierunku osiowym.</li>
		<li>Zamontuj cylindryczne magnesy zgodnie z ilustracją <silna klasa="xfig">Rysunek 1B. Upewnij się, że każdy zestaw magnesów składa się z 36 cylindrycznych magnesów ułożonych w siatkę 6 × 6. Upewnij się również, że bieguny każdego sąsiedniego magnesu są przeciwne, aby umożliwić automatyczne wyrównanie zestawów magnesów ze względu na wewnętrzną siłę przyciągania.</li>
		<li>Wysterylizuj magnesy przed użyciem, postępując zgodnie z tą samą procedurą, co w kroku 1.1.4. Całkowite wymiary tych zestawów magnesów wynoszą 9 mm × 10 mm × 9 mm, zaprojektowane tak, aby pasowały do standardowych 6-dołkowych płytek do hodowli komórkowych.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Wzór komórek na szkiełkach
<ol>
	<li>Przygotuj urządzenie do hodowli komórkowej.
	<ol>
		<li>Użyj silikonowych płytek o grubości 2 mm do stworzenia silikonowych form. Za pomocą dziurkacza wykonaj prostokątny otwór o długości 1 cm × 1 cm w płycie. Przytnij silikonową płytkę wokół otworu, aby stworzyć okrągłą formę (średnica = 25 mm) z otworem pośrodku, jak pokazano na <silna klasa = "xfig">Rysunek 1C.</li>
		<li>Dokładnie wyczyść formy silikonowe za pomocą myjki ultradźwiękowej. Wysterylizuj formy, myjąc je czystą wodą przez 10 minut, a następnie zastępując wodę 75% etanolem na kolejne 10 minut. Na koniec wysuszyć formy w pudełku sterylizatora w temperaturze 65 °C przez 60 minut.</li>
		<li>Przymocuj wysterylizowaną silikonową formę do okrągłego szkiełka szklanego o średnicy Φ25 mm i delikatnie dociśnij ją, aby silikon przylegał do szkła, jak pokazano na <silna klasa = "xfig" > Rysunek 1C. Powstałe w ten sposób urządzenie do hodowli komórkowej będzie miało szklany spód i wnękę hodowlaną o pojemności 200 μl. Wymiary urządzenia wynoszą Φ25 mm × 2,15 mm, dzięki czemu nadaje się do standardowych 6-dołkowych płytek do hodowli komórkowych. 
		UWAGA: Opisane powyżej urządzenie do hodowli komórkowej można zastąpić innymi szalkami Petriego o spodniej stronie cieńszej niż 0,5 mm, takimi jak szalki konfokalne.</li>
		<li>Umieść zestawy magnesów na płytce 6-dołkowej. Pęseta niemagnetyczna jest zalecana ze względu na łatwość obsługi. 
		UWAGA: Wszystkie kolejne kroki powinny być wykonywane w sterylnych warunkach od tego momentu, aż do obserwacji wzorców komórek.</li>
		<li>Umieść urządzenie do hodowli komórkowej na górze magnesu umieszczonego w studzience płytki 6-dołkowej. Upewnij się, że urządzenie do hodowli komórkowej jest umieszczone poziomo, a spód ściśle styka się z zestawem magnesów.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotować pożywkę do hodowli komórkowych zawierającą Gd-DTPA
	<ol>
		<li>Przygotować dostępną w handlu iniekcję Gd-DTPA (patrz Tabela Materiałów), zwykle o stężeniu 500 mM. Rozcieńczyć iniekcję, dodając 30 μl Gd-DTPA do iniekcji do 470 μl kompletnej pożywki do hodowli komórkowych, aby osiągnąć docelowe stężenie 30 mM. 
		UWAGA: W zależności od lokalnych przepisów i dostępności, inne środki kontrastowe na bazie gadolinu (GBCA) o tym samym stężeniu docelowym mogą dawać podobne wyniki11.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Utwórz wzorce komórek.
	<ol>
		<li>Zbieraj komórki do tworzenia wzorów. W tej demonstracji do tworzenia wzorów użyto ludzkich komórek śródbłonka żyły pępowinowej (HUVEC, patrz Tabela Materiałów) (<silna klasa="xfig">Rysunek 2). Odwirować komórki przez 5 minut przy 200 x g (w temperaturze pokojowej) w celu zebrania ich z zawiesiny i ponownego zawieszenia w pożywce zawierającej Gd-DTPA. Policz gęstość komórek.</li>
		<li>Dostosuj gęstość komórek do około ~2 × 105 komórek/ml za pomocą pożywki zawierającej Gd-DTPA. Delikatnie wymieszaj zawiesinę komórkową i dodaj 200 μl do wnęki każdej formy do hodowli komórkowych, aby uzyskać pełną płyn powierzchnię.</li>
		<li>Ostrożnie przenieść płytkę do inkubatora do hodowli komórkowych i inkubować przez 3-6 godzin, aż komórki dobrze przylegają do podłoża. Unikaj trzaskania drzwiami inkubatora, aby zapobiec zakłóceniom w montażu wzorów komórek. W przypadku komórek o słabym współczynniku adhezji, leczenie GBCA przez noc jest ogólnie bezpieczne12.</li>
		<li>Wzorzec komórkowy uważa się za zakończony, gdy komórki przylegają do dna wnęki urządzenia do hodowli komórek. Zastąp pożywkę zawierającą Gd-DTPA kompletną pożywką hodowlaną.</li>
		<li>Wyjmij urządzenie do hodowli komórkowej z zestawu magnesów. Można albo natychmiast obserwować wzór komórek, albo przenieść urządzenie na nową płytkę hodowlaną w celu dalszej hodowli.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Współkulturowanie za pomocą magnesu na boki: produkcja ruchomego szablonu
UWAGA: Poniższa procedura jest przedstawiona, aby wykorzystać wzorce komórek oparte na Mag-Arch i zbadać możliwości większej liczby zastosowań.
<ol>
	<li>Przygotuj urządzenie do tworzenia wzorów komórek paskowych, wykonując kroki 1 i 2. Zmniejsz jednak gęstość komórek do 1 × 105 komórek/ml i zastąp silikonowe płytki oddzielające magnesy cieńszymi, dzięki czemu każdy wzór komórek paskowych będzie cieńszy. 
	UWAGA: Zapewnia to wystarczający obszar do ułożenia wielu komórek w paski. Jako odniesienie sugerujemy użycie silikonowych płytek o grubości 1 mm zamiast 2 mm do oddzielenia magnesów.</li>
	<li>Uporządkuj pierwszy typ komórek, jak pokazano w krokach 2.2-2.3. Ten krok wymaga również 3-6 godzin na zamocowanie ogniwa. 
	UWAGA: Aby rozróżnić różne typy komórek w systemie kohodowli, użytkownicy mogą oznaczyć komórki barwnikami fluorescencyjnymi, takimi jak DiI, DiD lub trackerami komórek (CMTPX, CMFDA, CMMAC itp.) przed wykonaniem wzoru. Na przykład, w przypadku barwienia DiI i DiD, dodać 1 μl roztworu podstawowego (10 mM) (patrz Tabela materiałów) na 1 ml pożywki wolnej od FBS i dobrze wymieszać, aby uzyskać roztwór roboczy. Zastąp pożywkę hodowlaną roztworem roboczym, aby pokryć przylegające komórki. Po inkubacji przez 30 minut i trzykrotnym umyciu PBS przystąp do pobierania komórek.</li>
	<li>Po utworzeniu wzoru pierwszego typu komórek, przesuń urządzenie do hodowli komórkowej o 1 mm od magnesów poniżej w prawo, jak pokazano na rysunku Rysunek 3Aii.</li>
	<li>Delikatnie umyj szkiełka podstawowe dwukrotnie 200 μl PBS. Unikaj pozostawiania szkiełek do wyschnięcia.</li>
	<li>Uformuj drugi typ komórek w taki sam sposób, jak pokazano w krokach 2.2-2.3.</li>
	<li>Przesuń urządzenie do hodowli komórkowej o 1 mm od magnesów poniżej w prawo, jak pokazano na rysunku Rysunek 3Aiii, i ponownie umyj szkiełka 200 μl PBS. Uporządkuj trzeci typ komórek w taki sam sposób, jak pokazano w krokach 2.2-2.3.</li>
	<li>Po utworzeniu wzoru wszystkich typów komórek, delikatnie umyj szkiełka dwukrotnie 200 μl PBS i zastąp je kompletną pożywką do hodowli komórkowych.</li>
	<li>Wyjmij urządzenie do hodowli komórkowej z zestawu magnesów. Następnie można obserwować wzór komórek lub przenieść urządzenie na nową płytkę hodowlaną w celu dalszej hodowli.</li>
</ol>
4. Wzorcowanie współkultury poprzez dostosowanie stężenia Gd-DTPA
UWAGA: GBCA nie wpływają znacząco na adhezję komórek ani na późniejszy wzrost przy stężeniach roboczych (≤75 mM). Dodatkowo, na wzorce komórkowe wpływa stężenie Gd-DTPA: wyższe stężenia skutkują mniejszymi/cieńszymi wzorcami komórek. W ten sposób możliwe jest tworzenie systemów kohodowli poprzez proste dostosowanie stężenia Gd-DTPA. W tym przykładzie pokazano tworzenie wzorców koncentrycznych tablic kołowych.
<ol>
	<li>Ułóż wzór pierwszego typu komórek, jak pokazano w krokach 2.2-2.3, używając miniaturowych magnesów cylindrycznych z kroku 1.2. Oznacz komórki barwnikami fluorescencyjnymi, takimi jak DiI, DiD lub trackerami komórek (patrz krok 3) przed ich pobraniem, aby rozróżnić różne typy komórek w systemie kohodowli. 
	UWAGA: Potrzebne będzie wyższe stężenie Gd-DTPA (50 mM zamiast 30 mM) i mniejsza gęstość komórek, około 1 × 105 komórek/ml.</li>
	<li>Po ułożeniu wzoru pierwszej matrycy komórek, delikatnie umyj szkiełka dwukrotnie 200 μl PBS. Nie dopuścić do wyschnięcia szkiełek.</li>
	<li>Uformuj drugi typ komórek, postępując zgodnie z tą samą procedurą, co poprzednio. Utrzymuj szkiełka w miarę nieruchomo na magnesach, aby zapobiec przemieszczeniu. Zaleca się przymocowanie silikonowej płytki z wgłębieniem, które pasuje do zestawów magnesów, do spodniej powierzchni szkiełka szklanego. 
	UWAGA: W tym przypadku potrzebne będzie niższe stężenie Gd-DTPA (20 mM zamiast 30 mM), aby oczekiwano, że wzorce drugiej komórki będą większe niż pierwsze, jak pokazano w <silna klasa="xfig">Rysunek 3B.</li>
	<li>Po wymodelowaniu wszystkich typów komórek, delikatnie umyj szkiełka dwukrotnie 200 μl PBS i zastąp pożywkę kompletną pożywką do hodowli komórkowych.</li>
	<li>Wyjmij urządzenie do hodowli komórkowej z zestawu magnesów. Następnie można obserwować wzór komórek lub przenieść urządzenie na nową płytkę hodowlaną w celu dalszej hodowli.</li>
</ol>
5. Wzorce komórek w chipie mikroprzepływowym
UWAGA: Metoda oparta na Mag-Arch została zademonstrowana do działania w zamkniętych, wąskich komorach w naszym poprzednim badaniu8. Oto przykład wzorowania tablic kropkowych w kanale mikroprzepływowym.
<ol>
	<li>Produkcja chipa z mikropłynami
	<ol>
		<li>Dostosuj formy 40 mm × 75 mm × 20 mm z politetrafluoroetylenu (PTFE) (patrz Tabela materiałów) zawierające prostokątną wnękę 24 mm × 50 mm × 8 mm, jak pokazano w <silna klasa="xfig">Rysunek 4A.</li>
		<li>Spłaszcz płytkę silikonową o grubości 0,5 mm. Wytnij płytki silikonowe zgodnie z kształtem kanału płynu, który ma prostokątną wnękę 15 mm × 20 mm × 0,5 mm z trójkątnymi obszarami buforowymi zarówno po stronie wlotu, jak i wylotu, jak pokazano na <silna klasa="xfig">Rysunek 4A,B.</li>
		<li>Dostosuj prostokątne płyty szklane 40 mm × 75 mm. Czyść szklane płytki plazmą powietrzną przez 30 sekund.</li>
		<li>Natychmiast po oczyszczeniu plazmą powietrzną przykryj szklane płytki 0,5 ml dostępnego w handlu buforu antyadhezyjnego (patrz Tabela Materiałów) i pozostaw do wyschnięcia na powietrzu. Umyj szklane talerze raz etanolem i pozostaw do wyschnięcia na powietrzu.</li>
		<li>Przymocuj silikonową płytkę przygotowaną w kroku 5.1.2 bezpiecznie do środka szklanej płytki, jak pokazano na Rysunek 4A.</li>
		<li>Przygotować prepolimer polidimetylosiloksanu (PDMS) zgodnie z instrukcjami producenta (patrz Tabela materiałów). Dla każdego chipa PDMS odważyć 10 g składnika bazowego i 1 g środka wiążącego do probówki wirówkowej o pojemności 50 ml.</li>
		<li>Dokładnie wymieszać środki za pomocą szklanego pręta mieszającego, aż małe pęcherzyki zostaną równomiernie rozprowadzone w koloidzie Mieszanie trwa 5-10 minut, w zależności od objętości koloidu. Odwirować prepolimer koloidalny przez 1 minutę przy 500 x g (w temperaturze pokojowej) w celu usunięcia pęcherzyków.</li>
		<li>Powoli wlej ~10 ml prepolimeru do wnęki, aby wypełnić formę PTFE.</li>
		<li>Ostrożnie umieść formę w zbiorniku próżniowym i trzymaj ją poziomo, aby zapobiec odpływaniu prepolimeru.</li>
		<li>Usuń resztki pęcherzyków powietrza z prepolimeru za pomocą pompy próżniowej. Odkurzanie trwa 120-180 min.</li>
		<li>W razie potrzeby wlej więcej prepolimeru, aby jeszcze bardziej wypełnić wnękę formy. Odkurzaj przez kolejne 60 minut.</li>
		<li>Ostrożnie przykryj formę z PTFE szklaną płytką, stroną z krzemionki skierowaną w stronę wnęki, jak pokazano na rysunku <silna klasa = "xfig" > Rysunek 4Bi.</li>
		<li>Upewnij się, że wszystkie pęcherzyki zostały usunięte. Przenieś formę do pieca suszącego o temperaturze 60 °C, aby prepolimer zestalił się przez noc.</li>
		<li>Wyjmij formę z piekarnika. Po schłodzeniu ostrożnie wyjmij z formy zestaloną pokrywę PDMS. Utwórz wlot i wylot za pomocą dziurkacza igłowego Φ1 mm.</li>
		<li>Umyj pokrywę PDMS oraz szkiełka osłonowe 24 mm × 50 mm zgodnie z krokiem 2.1.2. 
		UWAGA: Wykonaj następujące czynności w sterylnych warunkach.</li>
		<li>Zamocuj pokrywę PDMS i szkiełko pokrywy, aby utworzyć chip mikropłynu zawierający kanał przepływowy o wysokości około ~500 μm. Dolna strona powinna składać się ze szkiełka o grubości ~0,15 mm, aby umożliwić modelowanie komórek za pomocą strategii opartej na Mag-Arch.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zamontuj dostępne w handlu sterylne adaptery zarówno na wlocie, jak i na wylocie chipa do mikropłynów8.</li>
	<li>Przygotować 2% (w/v, rozpuszczony w PBS) żelatynowy bufor powlekający. Wysterylizuj bufor przez autoklawowanie.</li>
	<li>Wstrzyknąć żelatynowy bufor powlekający do chipa za pomocą adaptera wlotowego za pomocą strzykawki o pojemności 1 ml. Jeśli pojawią się bąbelki, przepłucz je dodatkowym buforem do powlekania.</li>
	<li>Umieść chip w naczyniu do hodowli komórkowych o średnicy 10 cm. Dodaj 1 ml PBS wokół dna naczynia, aby uniknąć wysuszenia. Przenieś naczynie do inkubatora kultur komórkowych. Malowanie trwa 30 minut.</li>
	<li>Przepłukać bufor powlekający 2 ml pożywki zawierającej Gd (30 mM) przez wlot.</li>
	<li>Delikatnie wstrzyknąć 1 ml zawiesiny komórkowej zawierającej 30 mM Gd-DTPA za pomocą strzykawki o pojemności 1 ml.</li>
	<li>Wzorzec komórek, jak pokazano w krokach 2.2-2.3 za pomocą miniaturowych magnesów cylindrycznych z kroku 1.2. 
	UWAGA: Zaleca się jednak przymocowanie silikonowej płytki z wgłębieniem, które pasuje do zestawów magnesów, do spodniej powierzchni szkiełka szklanego, jak pokazano na <silna klasa="xfig">Rysunek 4Ci.</li>
	<li>Po wykonaniu wzoru delikatnie odświeżyć pożywkę zawartą w Gd-DTPA 1 ml kompletnego podłoża, przepłukując je strzykawką o pojemności 1 ml. 
	UWAGA: Proces modelowania komórek w mikrofluidyce, od kroków 5.7-5.9, trwa około 180 minut, co jest podobne do modelowania komórek na standardowych szkiełkach szkiełkowych.</li>
	<li>Określ ilościowo wzory pod mikroskopem. W razie potrzeby podłącz chip do mikropłynów do krążącego urządzenia do hodowli w celu dalszej uprawy. 
	UWAGA: Z naszego doświadczenia wynika, że komórki są w stanie rosnąć przez co najmniej 72 godziny, gdy są wspierane przez proste urządzenie oparte na mikropompie, które zapewnia mikrofluidykom ciągły przepływ świeżej pożywki hodowlanej w inkubatorze komórkowym8.</li>
</ol>

A Novel Ink-Free, Label-Free Magnetic-Archimedes Cell Patterning Method

<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>

Autorzy nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.

Modelowanie komórek oparte na Mag-Arch stanowi przyjazne dla użytkownika rozwiązanie dla większości laboratoriów biomedycznych. Metoda ta rozwija się równolegle do znaków bez atramentu, bez etykiet, niezależnie od podłoża i z możliwością wysokowydajnego wzorcowania 8,13. W przypadku wzorców komórek monotypowych tworzy wzorce komórek w jednoetapowy sposób. Procedura kończy się po prostu odświeżeniem pożywek hodowlanych.
W poprzednich ba...

Wzorce komórkowe ewoluują w intuicyjną i potężną technologię do badań in vitro1. Manipulując pozycjami komórek na płytkach hodowlanych, zapewnia rozwiązania dla różnych eksperymentów, w tym migracji komórek2, biomimetycznej wielokomórkowej kokultury3, organoid assembly4, biomaterial studies5 i inne. W większości sytuacji do tworzenia wzorów komórek preferowana jest metoda bez tuszu i etykiet, ponieważ zapewnia łatwość obsługi i wysoką żywotność komórek w późniejszych badaniach.
Efekt Mag-Arch to zjawisko fizyczne, w którym obiekty diamagnetyczne w cieczach paramagnetycznych mają tendencję do przemieszczania się w kierunku obszarów o słabych polach magnetycznych6. Żywe komórki są naturalnie diamagnetyczne, podczas gdy pożywki do hodowli komórkowych mogą być paramagnetyczne poprzez dodanie rozpuszczalnych elementów paramagnetycznych, takich jak dimeglumine gadopentetanu (Gd-DTPA), powszechnie stosowany dożylnie w obrazowaniu magnetycznego rezonansu jądrowego jako środek kontrastowy7. W związku z tym oczekuje się, że komórki zostaną odepchnięte przez otaczający ośrodek paramagnetyczny i przemieszczą się w kierunku obszarów, w których pola magnetyczne są słabsze8. Wzorzyste pole magnetyczne można łatwo wygenerować za pomocą zestawu magnesów neodymowych. Idealnie byłoby, gdyby wzory komórek były montowane w opozycji do wzorów magnesów. Technicznie rzecz biorąc, jest to metoda bezznacznikowa, ponieważ jedyny dodatkowy odczynnik, Gd-DTPA, pozostaje w środowisku zewnątrzkomórkowym i nie wiąże się z komórkami. W ten sposób można łatwo uniknąć potencjalnych wpływów na późniejszą hodowlę komórkową poprzez wymianę pożywki. W porównaniu z innymi metodami1,3,9,10, strategia oparta na Mag-Arch nie wymaga składników biotuszu ani stosowania określonych cząstek, aby pozytywnie oznaczyć komórki. Ponadto wykazano, że działa na wielu podłożach adhezji komórek i jest zdolny do tworzenia wysokoprzepustowych wzorców komórkowych4.
Ten artykuł przedstawia szczegółowy protokół tworzenia wzorów komórek za pomocą metody opartej na Mag-Arch, obejmujący wszystko, od produkcji urządzeń po dostosowywanie wzorca komórek. Oprócz zademonstrowanych przez nas wzorców, użytkownicy mogą łatwo tworzyć różne wzory komórek za pomocą magnesów i rozwiązania Gd-DTPA. Ponadto dostępne są również protokoły składania złożonych wzorców kokultur i manipulowania komórkami w zamkniętych chipach mikroprzepływowych.

<table><tbody><tr><td>A2780 komórki raka jajnika</td><td>Procell</td><td>CL-0013</td><td></td></tr><tr><td>Pożywka do hodowli komórkowych (DMEM, wysoka glukoza)</td><td>Gibco</td><td>11995040</td><td></td></tr><tr><td>Szkiełka podstawowe</td><td>Citotest Scientific</td><td>80340-3610</td><td>Do wytwarzania mikrofluidyki. Wymiar: 24 mm i razy; 50 mm</td></tr><tr><td>DiD</td><td>MedChemExpress (MCE)&nbsp;</td><td>HY-D1028</td><td>Do znakowania komórek za pomocą czerwonej fluorescencji (Ex: 640 nm)</td></tr><tr><td>DiI</td><td>MedChemExpress (MCE)&nbsp;</td><td>HY-D0083&nbsp;</td><td>Do znakowania komórek za pomocą pomarańczowej fluorescencji (np. 550 nm)</td></tr><tr><td>Płodowa surowica bydlęca (FBS)</td><td>Biochannel</td><td>BC-SE-FBS07</td><td></td></tr><tr><td>Dimegluminan gadopentetate (Gd-DTPA)</td><td>Beijing Beilu Pharmaceutical&nbsp;</td><td></td><td></td>H10860002</tr><tr><td>Żelatyna</td><td>Sigma Aldrich</td><td>V900863</td><td></td></tr><tr><td>Szkiełka komórkowe</td><td>Citotest Scientific</td><td>80346-2510</td><td>Średnica: 25 mm; grubość: 0,19-0,22 mm</td></tr><tr><td>Talerze szklane</td><td>Sklep</td><td></td> z narzędziami PURESHI <td>Do wytwarzania mikrofluidyki. Wymiar: 40 mm i razy; 75 mm</td></tr><tr><td>Ludzkie komórki śródbłonka żyły pępowinowej (HUVEC)</td><td>Servicebio</td><td>STCC12103G-1</td><td></td></tr><tr><td>Magnesy neodymowo-żelazowo-borowe (N52)</td><td>Nietoksyczna powłoka szklana Lalaci</td><td></td><td></td></tr><tr><td>(Gel Slick Solution)</td><td>Lonza</td><td>1049286</td><td>Dla wygody wyjmowania z formy podczas wytwarzania mikrofluidyków</td></tr><tr><td>Sól fizjologiczna buforowana fosforanami (PBS)</td><td>Servicebio</td><td>G4200</td><td></td></tr><tr><td>Myjka plazmowa</td><td>SANHOPTT</td><td>PT-2S</td><td></td></tr><tr><td>Zestaw polidimetylosiloksanu (PDMS)</td><td>DOWSIL</td><td>SYLGARD 184 Zestaw elastomerów silikonowych</td><td>Do wytwarzania mikrofluidyki</td></tr><tr><td>Forma z politetrafluoroetylenu (PFTE)</td><td>Sklep</td><td></td> z narzędziami PURESHI <td>Dostosowane online, do wytwarzania mikrofluidyki</td></tr><tr><td>Płyta silikonowa</td><td>Sklep</td><td></td><td></td>z narzędziami PURESHI</tr><tr><td>Mięśnie gładkie Komórki (SMC)</td><td>Procell</td><td>CL-0517</td><td></td></tr><tr><td>Myjka ultradźwiękowa</td><td>Sapeen</td><td>CSA-02</td><td></td></tr></tbody></table>

wzorcowanie komórek przy użyciu strategii magnetyczno-archimedesowej

Cell Patterning Using Magnetic-Archimedes Strategy

Wzorce komórek, pozwalające na precyzyjną kontrolę położenia komórek, stanowią unikalną przewagę w badaniu zachowania komórek. W tym protokole wprowadzana jest strategia wzorcowania komórek oparta na efekcie Magnetic-Archimedes (Mag-Arch). Takie podejście umożliwia precyzyjną kontrolę rozmieszczenia komórek bez użycia materiałów atramentowych lub cząstek etykietujących. Poprzez wprowadzenie odczynnika paramagnetycznego w celu zwiększenia podatności magnetycznej pożywki do hodowli komórkowej, komórki są odpychane przez magnesy i układają się we wzór komplementarny do zestawów magnetycznych umieszczonych pod podłożem mikroprzepływowym.
W tym artykule znajdują się szczegółowe procedury tworzenia wzorców komórkowych przy użyciu strategii opartej na Mag-Arch. Oferowane są metody tworzenia wzorów dla typów pojedynczych komórek, jak również dla wielu typów komórek do eksperymentów z kokulturą. Dodatkowo zamieszczono obszerne instrukcje dotyczące wytwarzania urządzeń mikroprzepływowych zawierających kanały do modelowania komórek. Osiągnięcie tej funkcji przy użyciu metod równoległych jest trudne, ale można to zrobić w uproszczony i opłacalny sposób. Wykorzystanie wzorców komórkowych opartych na Mag-Arch zapewnia naukowcom potężne narzędzie do badań in vitro.

W celu demonstracji do tworzenia wzorów komórkowych wybrano magnesy prostokątne (1,5 mm × 10 mm × 35 mm) oraz cylindryczne (Φ1,5 m × 10 mm). Użytkownicy mają możliwość modyfikacji rozmiaru i kształtu magnesów lub ich innego rozmieszczenia w celu tworzenia różnorodnych wzorów komórkowych. Na Rysunku 1A,B przedstawiono złożenie magnesów, przy czym dla przejrzystości bieguny magnetyczne zaznaczono kolorem niebieskim (południowy) i czerwonym (północny). W tej konfiguracji magnes...

Ten protokół opisuje metodę tworzenia wzorców komórkowych bez tuszu, bez etykiet, niezależną od podłoża, opartą na efekcie magnetycznym Archimedesa.

Wzorcowanie komórek przy użyciu strategii magnetyczno-archimedesowej

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

Modelowanie komórek to intuicyjna i wydajna technologia do indywidualnych badań. Nasze badania mają na celu przedstawienie wszechstronnej, przyjaznej dla użytkownika i niedrogiej metody modelowania komórek, która mogłaby zostać odtworzona w większości laboratoriów biomedycznych. W porównaniu z innymi metodami, nasz protokół nie wymaga specjalistycznych umiejętności i sprzętu.Ponadto rozwija się równolegle do znaków bez atramentu, bez etykiet, niezależnie od podłoża i umożliwia tworzenie wzorów o wysokiej przepustowości. Protokół wymaga tylko dwóch niezbędnych rzeczy: magnesów i środków kontrastowych na bazie gadolinu, które są łatwe do zdobycia w niskich cenach. Metoda modelowania komórek oparta na magnesach zapewnia wygodne rozwiązania dla pierwszego etapu różnych eksperymentów, w tym migracji komórek, biomimetycznej kohodowli wielokomórkowej, składania organoidów, badań biomateriałów i innych.Aby rozpocząć, wybierz płaskie prostokątne magnesy, aby zmontować zestawy magnesów dla wzorów pasków. Wytnij dwie silikonowe płytki o grubości milimetra na prostokąty o wymiarach 2 na 8 na 30 milimetrów. Następnie zmontuj prostokątne magnesy i płytki silikonowe warstwa po warstwie.W przypadk

cell-patterning-using-magnetic-archimedes-strategy

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Ten film demonstruje metodę stymulowania kultur neuronalnych hodowanych w wzorzystym okrągłym pierścieniu na szkiełku nakrywkowym, przy użyciu zmiennego w czasie pola magnetycznego.

Stymulacja wzorzystych kultur neuronalnych za pomocą pola magnetycznego

Opisujemy eksperymentalne szczegóły syntezy wzorcowych i rekonfigurowalnych cząstek z dwuwymiarowych (2D) prekursorów. Metodologia ta może być stosowana do tworzenia cząstek o różnych kształtach, w tym wielościanów i urządzeń chwytających, w skalach długości od mikro do centymetrów.

Inspirowany origami samomontaż wzorzystych i rekonfigurowalnych cząstek

Ten protokół opisuje wytwarzanie wielkoskalowego, multipleksowanego dwuwymiarowego DNA lub matrycy przeciwciał, z potencjalnymi zastosowaniami w badaniach nad sygnalizacją komórkową i wykrywaniem biomarkerów.

Wytwarzanie mikromacierzy przeciwciał z kodami kreskowymi o dużej gęstości pod kontrolą przepływu

Chondrogeneza z komórek macierzystych wymaga precyzyjnego dostrojenia warunków hodowli. W tym miejscu przedstawiamy magnetyczne podejście do kondensacji komórek, które jest niezbędnym krokiem do zainicjowania chondrogenezy. Ponadto wykazaliśmy, że dynamiczne dojrzewanie w bioreaktorze stosuje mechaniczną stymulację konstruktów komórkowych i zwiększa produkcję chrzęstnej macierzy zewnątrzkomórkowej.

Agregacja magnetycznych komórek macierzystych 3D i dojrzewanie bioreaktora w celu regeneracji chrząstki

Ten raport opisuje prostą, łatwą do wykonania technikę, wykorzystującą próżnię niskociśnieniową, do wypełniania kanałów mikroprzepływowych komórkami i substratami do badań biologicznych.

Wszechstronna metoda modelowania białek i komórek

Ten manuskrypt przedstawia solidną metodę wytwarzania wklęsłych mikrostudzienek bez potrzeby skomplikowanych, kosztownych urządzeń. Wykorzystując siłę magnetyczną, stalowe kulki i układ otworów przelotowych, uformowano kilkaset mikrostudzienek w podłożu z polidimetylosiloksanu (PDMS) o wymiarach 3 cm x 3 cm.

Sparowany układ ściegów i magnesów do formowania mikrostudzienek o zmiennej geometrii wklęsłej

Przedstawiona tutaj metoda wykorzystuje mikrowzorce wraz z obrazowaniem ilościowym, aby ujawnić organizację przestrzenną w kulturach ssaków. Technika ta jest łatwa do wdrożenia w standardowym laboratorium biologii komórki i oferuje elastyczny system do badania wzorców in vitro.

Mapowanie wyłaniającej się organizacji przestrzennej komórek ssaków za pomocą mikrowzorców i obrazowania ilościowego

Ta praca przedstawia oddolne podejście do inżynierii lokalnych sił magnetycznych do kontroli organizacji neuronów. Komórki podobne do neuronów załadowane nanocząstkami magnetycznymi (MNP) są powlekane na wierzchu i kontrolowane przez platformę o mikrowzorze z prostopadłym namagnesowaniem. Opisano również charakterystykę magnetyczną, wychwyt komórkowy MNP, żywotność komórek i analizę statystyczną.

Wytwarzanie platform magnetycznych do organizacji połączonych neuronów w skali mikronowej

Prezentujemy technologię, która wykorzystuje wspomagany kapilarność montaż w platformie mikroprzepływowej do modelowania mikroobiektów zawieszonych w cieczy, takich jak bakterie i koloidy, w określone tablice na podłożu z polidimetylosiloksanu.

Modelowanie mikroorganizmów i mikrocząstek poprzez sekwencyjny montaż wspomagany kapilarnością

Opisujemy ulepszenia standardowej metody pomiaru sił trakcyjnych komórek, opartej na drukowaniu mikrokontaktowym z pojedynczym krokiem subtraktywnego tworzenia wzorów układów punktowych białek macierzy zewnątrzkomórkowej na miękkich hydrożelach. Metoda ta pozwala na prostsze i bardziej spójne wytwarzanie wzorów wyspowych, niezbędnych do kontrolowania kształtu klastrów komórek.

Generowanie wzorców dla mikroskopii trakcyjnej mikrowzorców

Przedstawiamy dynamiczną i odwracalną platformę do testowania sztywności wykonaną z ultramiękkiego silikonowego elastomeru (polidimetylosiloksan, PDMS) z osadzonymi cząstkami żelaza. Ten nowatorski test nadaje się do badania pojawiających się czasowo zależnych zmian fizycznych w fenotypach komórek, w tym naprowadzania kontaktowego. Tutaj mierzymy wyrównanie kardiomiocytów noworodków szczurów po usztywnieniu macierzy za pomocą magnetyki.

Mikrowzorowane elastomery magneto-reologiczne do wywoływania zmian w ustawieniu kardiomiocytów

Poznaj metodę wzorcowania komórek opartą na efekcie magnetyczno-archimedesowym. Technika ta nie wymaga atramentu ani etykiet, jest niezależna od podłoża i umożliwia wysokoprzepustowe wzorcowanie komórek w badaniach biomedycznych.

Wzorcowanie komórek przy użyciu strategii magnetyczno-archimedesowej

Przeglądaj więcej filmów