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Biology

Cellules Patterning sur des électrodes d'indium optiquement transparents Tin Oxide

doi: 10.3791/259 Published: August 20, 2007

Summary

Monocouche non PEG-fouling silane a été désorbé à partir d'électrodes ITO adressables individuellement sur le verre par application d'un potentiel de réduction. Électrochimique de décapage de PEG-silane couche de microélectrodes ITO a permis l'adhésion des cellules au lieu d'une manière spatialement définis, avec des modèles cellulaires correspondant étroitement à motifs d'électrodes.

Abstract

La capacité d'exercer un contrôle précis spatiale et temporelle plus de surface cellulaire des interactions est une condition importante à l'assemblage de multi-cellulaires des constructions servant au imite in vitro de tissus d'origine. Dans cette étude, photolithographie et gravure humide ont été les techniques utilisées pour fabriquer individuellement adressable d'étain oxyde d'indium (ITO) électrodes sur des substrats de verre. Les substrats de verre contenant des microélectrodes ITO ont été modifiés avec le poly (éthylène glycol) (PEG) de silane pour les rendre protéines et de cellules résistives. Présence d'isolation molécules de PEG sur la surface de l'électrode a été vérifiée par voltamétrie cyclique employant le ferricyanure de potassium en tant que molécule rapporteur redox. Fait important, l'application du potentiel réducteur causé la désorption de la couche de PEG, ce qui entraîne la régénération de la surface de l'électrode et l'apparence du conducteur typique de ferricyanure pics redox. Application des potentiels réductrice correspondait aussi à la commutation de propriétés de l'électrode de la cellule ITO non-adhésif à la cellule-adhésif. Électrochimique de décapage de PEG-silane couche de microélectrodes ITO a permis l'adhésion des cellules au lieu d'une manière spatialement définis, avec des modèles cellulaires correspondant étroitement à motifs d'électrodes. Micropatterning de plusieurs types cellulaires a été démontré sur ces substrats. Dans l'avenir, le contrôle des propriétés biointerfacial offerte par cette méthode permettra à l'ingénieur microenvironnements cellulaires à travers l'assemblage de trois ou plus des types de cellules dans une configuration géométrique précise sur un substrat optiquement transparent.

Protocol

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Partie I: Modélisation des électrodes

  1. Nettoyez et déshydratées diapositives verre enduit ITO ont été revêtus de résine photosensible positif
  2. La surface a été cuit à 100 ° C pour éliminer les solvants de la résistance
  3. Après la cuisson, la surface a été exposée à une lumière ultraviolette à travers un photomasque en utilisant le Canon Masque aligneur
  4. Les régions exposées ont été enlevés dans une solution de révélateur
  5. La surface était dure cuite pour enlever toute solution restante développeur
  6. Les régions ITO pas protégés par la structuration ont été gravées photorésine loin dans une gravure d'acide
  7. Photoresist restant a été enlevé par sonication dans l'acétone pour former les électrodes d'ITO

Partie II: Modification de surface

  1. Électrodes à jour sont nettoyés dans une chambre à plasma et modifié avec le PEG 2% de silane dans le toluène. L'incubation est réalisée pendant 2 heures, suivie par 2 heures de cuisson.

Remarque: Ce processus est réalisé dans un sac à gants remplie d'azote pour éviter la présence d'humidité, que le silane PEG est réactif à son égard.

Partie III: Électrochimie

  1. Des fils d'acier sont attachés à électrodes.
  2. Le PEG silane électrodes modifiées sont placés dans une cellule électrochimique pour réaliser des expériences électrochimiques.
  3. Silane de régions interconnectées PEG est dépouillée à l'aide d'un système à trois électrodes dans du PBS.

Partie IV: la structuration cellulaire

  1. Les fibroblastes sont incubés avec les substrats récemment dépouillé. Après incubation, ces cellules joindre au PEG silane régions dépouillé; cependant, les cellules ne se lient pas n'importe où ailleurs sur la surface.
  2. Cellules Patterned sont incubés dans des milieux frais et visualisées à l'aide d'un microscope.

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Discussion

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Dans cette vidéo, nous avons démontré la structuration des cellules sur des électrodes d'indium optiquement transparents d'oxyde d'étain. Après la fabrication des électrodes d'ITO en utilisant la photolithographie, ils ont été modifiés avec une monocouche de cellules-résistif de silane PEG. Cette monocouche a été désorbé par électrochimie de commutation de la surface de la cellule à cellule résistive-adhésif. Modélisation des fibroblastes murins 3T3 a été montré dans sa vidéo. Nous avons également patterning hépatocytes, cellules primaires, et les cellules étoilées en utilisant la même technique. De plus, en faisant plusieurs électrodes individuelles, nous pouvons étendre cette technique pour assembler plusieurs types de cellules. Par ailleurs, en contrôlant la géométrie de la conception, les cellules peuvent être spatialement et temporellement isolé sur la surface.

Techniques de gravure photolithographie et humides sont des procédés de microfabrication norme. Electrochimie a été largement étudiée sur des surfaces d'or, mais pas tellement sur l'ITO. En dehors de la conductivité, ITO fournit également avantage de la transparence. En utilisant l'ITO, les échantillons peuvent être visualisés à l'aide d'un microscope inversé simples. La technique présentée dans cette vidéo peut être utilisée pour assembler tout type de cellules à la surface dans un modèle géométrique précise.

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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

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References

  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).
Cellules Patterning sur des électrodes d'indium optiquement transparents Tin Oxide
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Shah, S., Revzin, A. Patterning Cells on Optically Transparent Indium Tin Oxide Electrodes. J. Vis. Exp. (7), e259, doi:10.3791/259 (2007).More

Shah, S., Revzin, A. Patterning Cells on Optically Transparent Indium Tin Oxide Electrodes. J. Vis. Exp. (7), e259, doi:10.3791/259 (2007).

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