Summary
Igensättningsfri PEG silan cellslager var desorberats från individuellt adresserbara ITO-elektroder på glas med hjälp av en reduktiv potential. Elektrokemiska strippning av PEG-silan lager från ITO microelectrodes tillåts för celladhesion ske i ett rumsligt definierade mode, med porös mönster motsvarar nära elektrod mönster.
Abstract
Förmågan att utöva exakta rumsliga och tidsmässiga kontroll över cellytan interaktioner är en viktig förutsättning för montering av flercelliga konstruktioner som fungerar som in vitro härmar inhemska vävnader. I denna studie var fotolitografi och våta tekniker för etsning används för att tillverka individuellt adresserbara indiumtennoxid (ITO) elektroder på glas substrat. Glaset substrat som innehåller ITO microelectrodes har modifierats med poly (etylenglykol) (PEG) silan för att göra dem protein och cell resistiv. Förekomst av isolerande PEG-molekyler på elektroden ytan var verifierats av cyklisk voltammetry anställa kaliumferricyanid som en redox-reporter molekyl. Viktigt tillämpningen av reduktiv potentiella orsakade desorption av PEG lager, vilket resulterar i förnyelse av de ledande elektroden yta och utseende av typiska ferricyanide redox toppar. Tillämpning av reduktiv potentiella motsvarade också till byte av ITO-elektrod fastigheter från cells non-lim till cell-lim. Elektrokemiska strippning av PEG-silan lager från ITO microelectrodes tillåts för celladhesion ske i ett rumsligt definierade mode, med porös mönster motsvarar nära elektrod mönster. Micropatterning av flera celltyper visades på dessa substrat. I framtiden kommer kontrollen av biointerfacial egenskaper som ges genom denna metod gör det möjligt att ingenjör cellulära mikromiljöer genom montering av tre eller flera celltyper i en exakt geometrisk konfiguration på ett optiskt transparent substrat.
Protocol
Del I: mönstring av elektroderna
- Ren och uttorkad ITO belagt glas diabilder var belagd med positiv fotoresist
- Ytan bakades vid 100 ° C för att avlägsna lösningsmedel från motstå
- Efter bakning, var den yta som exponeras för ultraviolett ljus genom en fotomask med Canon Mask Aligner
- Den utsatta regionerna togs bort i en utvecklare lösning
- Ytan var svårt bakade att undanröja eventuella återstående utvecklare lösning
- ITO regioner som inte skyddas av fotoresist mönstring har etsat sig i en sur ETCHANT
- Resterande fotoresist togs bort av sonicating i aceton för att bilda ITO-elektroder
Del II: ytmodifiering
- Ändrad elektroder renas i en plasma-kammare och modifierats med 2% PEG silan i toluen. Inkubation görs för 2 timmar, följt av 2 timmars bakning.
Observera: Denna process sker i en handske påse fylld med kvävgas för att undvika förekomst av fukt, eftersom PEG silan är reaktivt mot det.
Del III: Elektrokemi
- Ståltråd är knutna till elektroderna.
- PEG silanmodifierad elektroder placeras i en elektrokemisk cell för att utföra elektrokemiska experiment.
- PEG silan från sammankopplade regionerna skalas med hjälp av ett tre-elektrod system i PBS.
Del IV: Cell mönstring
- Fibroblaster inkuberas med den nyligen avskalade substrat. Efter inkubation, dessa celler fäster vid PEG silan avskalade regioner, men kommer cellerna inte binda någon annanstans på ytan.
- Mönstrad celler inkuberas i färskt media och visualiseras med hjälp av ett mikroskop.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
I den här filmen har vi visat cellen mönster på optiskt transparent oxid indium elektroder. Efter att tillverka ITO-elektroder med fotolitografi, de var modifierad med en cell-resistiv monolager av PEG silan. Detta cellslager var desorberas med elektrokemi byta ytan från cell-resistiv till cell-lim. Mönstring av 3T3 murina fibroblaster har visat i sin video. Vi har också mönstring hepatocyter, primära celler och celler stellate med samma teknik. Dessutom, genom att göra flera enskilda elektroder, kan vi utöka denna teknik för att montera flera celltyper. Dessutom, genom att kontrollera geometri design kan cellerna vara geografiskt och tidsmässigt isolerad på ytan.
Fotolitografi och våtetsning tekniker är standard mikrofabrikation processer. Elektrokemi har studerats ingående på guld ytor, men inte så mycket på ITO. Bortsett från ledningsförmåga ger ITO också nytta av öppenhet. Genom att använda ITO, kan proverna åskådliggöras med en enkel inverterat mikroskop. Tekniken som presenteras i denna video kan användas för att montera alla celltyper på ytan på ett exakt geometriskt mönster.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Type | Company | Catalog Number | Comments |
| Indium Tin Oxide | Other | Delta Technologies | CB 40IN | |
| PEG silane | Reagent | Gelest Inc. | SIM6492.66 | |
| Hydrochloric Acid | Reagent | Sigma-Aldrich | 320331 | |
| Nitric Acid | Reagent | Sigma-Aldrich | 258121 | |
| Ethanol | Reagent | Sigma-Aldrich | 459836 | |
| Acetone | Reagent | Sigma-Aldrich | 650501 | |
| Toluene | Reagent | Sigma-Aldrich | 34866 | |
| Media | Reagent | Invitrogen | ||
| Collagen | Reagent | Sigma-Aldrich | C3867 | |
| 3T3 murine Fibroblasts | Cell Line | ATCC |
References
- 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).
