Summary
非汚染のPEGシラン単分子膜は、還元電位の印加によって、ガラス上に個々にアドレス可能なITO電極から脱着した。電気化学的には、電極パターンに密接に対応する携帯電話のパターンで、空間的に定義された方法で行われているように細胞接着に許可されるITO微小電極からPEG -シラン層の除去。
Abstract
細胞表面の相互作用を正確に空間的、時間的な支配力を行使する能力は、ネイティブ組織のin vitroでの模倣のように提供する多細胞構造の組み立ての重要な前提条件です。本研究では、フォトリソグラフィとウェットエッチング技術は、ガラス基板上に個別にアドレス可能なインジウムスズ酸化物（ITO）電極を作製するために使用された。 ITOの微小電極を含んでいるガラス基板は、ポリ（エチレングリコール）（PEG）それらの蛋白質と細胞抵抗するためにシランで修飾した。電極表面にPEG分子を絶縁の存在は、レドックスレポーター分子としてフェリシアン化カリウムを用いてサイクリックボルタンメトリーにより確認した。重要なのは、還元電位のアプリケーションは、典型的なフェリシアン酸化還元ピークの導電性電極の表面と外観の再生には、その結果、PEG層の脱離を引き起こした。還元電位のアプリケーションはまた、細胞接着性への非接着性細胞からのITO電極特性の切り替えに対応。電気化学的には、電極パターンに密接に対応する携帯電話のパターンで、空間的に定義された方法で行われているように細胞接着に許可されるITO微小電極からPEG -シラン層の除去。いくつかの細胞型のマイクロパターニングは、これらの基板上に示された。将来的には、この方法によってもたらされるbiointerfacial特性の制御は、光学的に透明基板上に正確な幾何学的構成に3つ以上の細胞型のアセンブリを介して細胞の微小環境を設計することができます。
Protocol
パートI：電極のパターニング
- クリーンと脱水ITOコートガラススライドをポジ型フォトレジストで被覆した
- 表面はレジストから溶媒を除去するために100℃で焼成した
- 焼成後、表面はキヤノンマスクアライナを用いてフォトマスクを介して紫外光にさらされた
- 露光領域は、現像液で除去した
- 表面はハードに残っている現像液を除去するため焼成した
- フォトレジストのパターニングで保護されていないITOの領域は、酸エッチング液でエッチングされた
- 残りのフォトレジストは、ITO電極を形成するために、アセトンで超音波処理によって削除されました
パートII：表面改質
- 修飾電極は、プラズマチャンバで洗浄し、トルエンでシラン2％PEGで修飾される。インキュベーションはベーキングの2時間続いて、2時間行われます。
注 ：シランPEGはそれに対して反応性であるため、このプロセスは、水分の存在を避けるために窒素で満たされたグローブバッグで行われる。
パートIII：電気化学
- 鋼線は、電極パッドに接続されています。
- PEGシラン修飾電極は、電気化学の実験を行うために電気化学セルに配置されます。
- 相互接続された地域からのシランPEGをPBSで三電極系を用いて除去される。
パートIV：細胞のパターニング
- 線維芽細胞は、最近取り除いた基質とインキュベートされています。インキュベーション時に、これらの細胞はPEGシランを取り除いた地域に添付していますが、細胞が表面上どこにもバインドされません。
- パターン化された細胞は、新鮮な培地で培養し、顕微鏡を用いて可視化されています。
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Discussion
このビデオでは、我々は光学的に透明なインジウムスズ酸化物電極上で細胞のパターニングを実証した。フォトリソグラフィを用いてITO電極を作製した後、彼らはシランPEGのセル抵抗単分子膜で修飾した。この単分子膜は、細胞接着性のためにセル抵抗から面を切り替える電気化学を用いて脱着した。 3T3マウス線維芽細胞のパターニングは、彼のビデオで示されている。我々はまた、同じ手法を用いてパターニング肝細胞、初代細胞、および星状細胞を持っている。さらに、複数の個別電極を行うことによって、我々は複数の種類の細胞を組み立てるためにこの手法を拡張することができます。さらに、設計のジオメトリーを制御することにより、細胞が空間的および時間的に分離された表面上に配置できます。
フォトリソグラフィとウェットエッチング技術は、標準的な微細加工プロセスです。電気化学は広く、金表面に学んだが、ITO上ほどではないされています。離れて伝導度から、ITOはまた、透明性の利点を提供します。 ITOを使用して、サンプルは単純な倒立顕微鏡を用いて可視化することができます。このビデオで紹介するテクニックは、正確な幾何学パターンの表面上の任意のセル型を組み立てるために使用することができる。
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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 |
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).
