Этот протокол описывает метод создания высокопроизводительных ячеек без чернил, меток, не зависящий от субстрата, основанный на эффекте магнитного Архимеда.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Этот протокол описывает метод создания высокопроизводительных ячеек без чернил, меток, не зависящий от субстрата, основанный на эффекте магнитного Архимеда.
Клеточный паттерн, позволяющий точно контролировать их расположение, представляет собой уникальное преимущество в изучении поведения клеток. В этом протоколе представлена стратегия формирования ячеек на основе эффекта Магнитного Архимеда (Mag-Arch). Такой подход позволяет точно контролировать распределение ячеек без использования красящих материалов или частиц этикетки. При введении парамагнитного реагента для повышения магнитной восприимчивости среды клеточной культуры клетки отталкиваются магнитами и выстраиваются в структуру, дополняющую наборы магнитов, расположенные под микрофлюидной подложкой.
В данной статье подробно описаны процедуры формирования ячеек с использованием стратегии, основанной на Mag-Arch. Предложены методы структурирования одноклеточных типов, а также множественных типов клеток для экспериментов с кокультурами. Кроме того, предоставляются подробные инструкции по изготовлению микрофлюидных устройств, содержащих каналы для формирования клеточных структур. Достижение этой функции с помощью параллельных методов является сложной задачей, но может быть выполнено упрощенным и экономичным способом. Использование клеточного паттерна на основе Mag-Arch дает исследователям мощный инструмент для исследований in vitro .
Определение клеточных структур превращается в интуитивно понятную и мощную технологию для исследований in vitro 1. Манипулируя положением клеток в культуральных планшетах, он предоставляет решения для различных экспериментов, включая миграцию клеток2, биомиметическую многоклеточную кокультуру3, сборку органоидов4, исследования биоматериалов5 и многое другое. В большинстве ситуаций для нанесения рисунка клеток предпочтительнее метод без чернил и этикеток, поскольку он обеспечивает простоту эксплуатации и высокую жизнеспособность клеток для последующих исследований.
Эффект Mag-Arch — это физическое явление, при котором диамагнитные объекты в парамагнитных жидкостях имеют тенденцию двигаться к областям со слабыми магнитнымиполями. Живые клетки по своей природе диамагнитны, в то время как питательные среды для клеточных культур можно сделать парамагнитными, добавив растворимые парамагнитные элементы, такие как гадопентетат димеглумин (Gd-DTPA), обычно используемый внутривенно в ядерной магнитно-резонансной томографии в качестве контрастного вещества7. Следовательно, ожидается, что клетки будут отталкиваться от окружающей парамагнитной среды и двигаться в области, где магнитныеполя слабее. Паттернированное магнитное поле может быть легко сгенерировано с помощью набора неодимовых магнитов. В идеале клеточные узоры собираются в противовес магнитным узорам. Технически этот метод определяется как метод без меток, потому что единственный дополнительный реагент, Gd-DTPA, остается во внеклеточной среде и не связывается с клетками. Таким образом, потенциального влияния на последующую культуру клеток можно легко избежать, заменив питательную среду. По сравнению с другими методами 1,3,9,10, стратегия, основанная на Mag-Arch, не требует компонентов биочернил или нанесения специфических частиц для положительной маркировки клеток. Кроме того, было показано, что он работает на нескольких субстратах для клеточной адгезии и способен создавать высокопроизводительные клеточные паттерны4.
В этой статье представлен подробный протокол формирования структуры ячеек с использованием метода на основе Mag-Arch, охватывающий все, от изготовления устройства до корректировки структуры ячеек. В дополнение к шаблонам, которые мы продемонстрировали, пользователи могут легко создавать различные узоры ячеек с помощью магнитов и решения Gd-DTPA. Кроме того, предоставляются протоколы для сборки сложных шаблонов кокультур и манипулирования клетками в вложенных микрофлюидных чипах.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Сборка комплектов магнитов
2. Рисунок ячеек на предметных стеклах
3. Совместное культивирование с помощью магнита сбоку: изготовление движущегося шаблона
ПРИМЕЧАНИЕ: Следующая процедура представлена для того, чтобы воспользоваться преимуществами создания ячеистых шаблонов на основе Mag-Arch и изучить возможность большего количества применений.
4. Совместное культивирование путем регулировки концентрации Gd-DTPA
ПРИМЕЧАНИЕ: GBCA не оказывают существенного влияния на адгезию клеток или последующий рост при рабочих концентрациях (≤75 мМ). Кроме того, концентрация Gd-DTPA влияет на структуру клеток: более высокие концентрации приводят к более мелким/тонким клеточным структурам. Таким образом, можно создавать системы совместного культивирования, просто регулируя концентрацию Gd-DTPA. В этом примере демонстрируется создание шаблонов для концентрических круговых массивов.
5. Формирование ячеистого рисунка в микрофлюидном чипе
ПРИМЕЧАНИЕ: В нашем предыдущем исследовании8 было продемонстрировано, что метод, основанный на Mag-Arch, работает в закрытых узких камерах. Ниже приведен пример построения массивов точек в микрофлюидном канале.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Для создания ячеек в качестве демонстрации были выбраны прямоугольные (1,5 мм × 10 мм × 35 мм) и цилиндрические (Φ1,5 м × 10 мм) магниты. Пользователи могут изменять размер и форму магнитов или собирать их по-разному для создания разнообразных ячеек. На рисунке 1A,B магниты были собраны, магнитные полюса изображены синим (юг) и красным (север) для наглядности. В этой конфигурации магниты притягиваются друг к другу с боков и выравниваются, как показано на
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Клеточный паттерн на основе Mag-Arch представляет собой удобное решение для большинства биомедицинских лабораторий. Этот метод развивается параллельно с символами без чернил, без этикеток, независимо от подложки и возможностью высокопроизводительного нанесения рисунков 8,13. Для создания шаблонов монотипных ячеек он создает одношаговый шаблон клеток. Процедура завершается простым освежением питательных сред.
В предыдущих исследованиях ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
У авторов нет конкурирующих финансовых интересов.
Это исследование выполнено при финансовой поддержке Национальной ключевой программы исследований и разработок Китая (2021YFA1101100), Национального фонда естественных наук Китая (32000971), Фондов фундаментальных исследований для центральных университетов (No 2021FZZX001-42) и Научного фонда «Звездная ночь» Шанхайского института перспективных исследований Чжэцзянского университета (грант No 2021). SN-ZJU-SIAS-004).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| A2780 Клетки рака яичников | Procell | CL-0013 | |
| Среда для клеточных культур (DMEM, с высоким содержанием глюкозы) | Gibco | 11995040 | |
| Предметные стекла | Citotest Scientific | 80340-3610 | Для изготовления микрофлюидики. Размеры: 24 мм и раз; 50 мм |
| DiD | MedChemExpress (MCE) | HY-D1028 | Для мечения клеток с красной флуоресценцией (Ex: 640 нм) |
| DiI | MedChemExpress (MCE) | HY-D0083 | Для мечения клеток с помощью оранжевой флуоресценции (Пример: 550 нм) |
| Фетальная бычья сыворотка (FBS) | Биоканал | BC-SE-FBS07 | |
| Gadopentetate dimeglumine (Gd-DTPA) | Beijing Beilu Pharmaceutical | ||
| Желатин | Sigma Aldrich | V900863 | |
| Стекольные стекла | Citotest Scientific | 80346-2510 | Диаметр: 25 мм; толщина: 0,19-0,22 мм |
| Стеклянные пластины | PURESHI хозяйственного магазина | Для изготовления микрофлюидики. Размеры: 40 мм и раз; | |
| Эндотелиальные клетки пупочной вены человека 75 мм (HUVECs) | STCC12103G-1 | ||
| (N52) | Lalaci | ||
| (Gel Slick Solution) | Lonza | 1049286 | Для удобства извлечения из формы при изготовлении микрофлюидного |
| фосфатного буфера (PBS) | Servicebio | G4200 | |
| Очиститель плазмы | SANHOPTT | PT-2S | |
| Полидиметилсилоксан (PDMS) | набор DOWSIL | SYLGARD 184 Набор силиконовых эластомеров | Для изготовления микрофлюидных |
| форм Политетрафторэтилен (ПФТЭ) | Хозяйственный магазин | Индивидуальный онлайн, для изготовления микрофлюидики | |
| Силиконовая пластина | PURESHI Хозяйственный магазин | ||
| Гладкие мышцы Ячейки (SMC) | Procell | CL-0517 | |
| Ультразвуковой очиститель | Sapeen | CSA-02 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.