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.
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 <sup…
The authors have nothing to disclose.
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).
A2780 ovarian cancer cells | Procell | CL-0013 | |
Cell culture medium (DMEM, high glucose) | Gibco | 11995040 | |
Cover slides | Citotest Scientific | 80340-3610 | For fabricating microfluidics. Dimension: 24 mm × 50 mm |
DiD | MedChemExpress (MCE) | HY-D1028 | For labeling cells with red fluorescence (Ex: 640 nm) |
DiI | MedChemExpress (MCE) | HY-D0083 | For labeling cells with orange fluorescence (Ex: 550 nm) |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Biochannel | BC-SE-FBS07 | |
Gadopentetate dimeglumine (Gd-DTPA) | Beijing Beilu Pharmaceutical | H10860002 | |
Gelatin | Sigma Aldrich | V900863 | |
Glass cell slides | Citotest Scientific | 80346-2510 | Diameter: 25 mm; thickness: 0.19-0.22 mm |
Glass plates | PURESHI hardware store | For fabricating microfluidics. Dimension: 40 mm × 75 mm | |
Human Umbilical Vein Endothelial Cells (HUVECs) | Servicebio | STCC12103G-1 | |
Neodymium-iron-boron magnets (N52) | Lalaci | ||
Non-toxic glass plate coating (Gel Slick Solution) | Lonza | 1049286 | For convenience of demolding when fabricating microfluidics |
Phosphate Buffered Saline (PBS) | Servicebio | G4200 | |
Plasma cleaner | SANHOPTT | PT-2S | |
Polydimethylsiloxane (PDMS) kit | DOWSIL | SYLGARD 184 Silicone Elastomer Kit | For fabricating microfluidics |
Polytetrafluoroethylene (PFTE) mold | PURESHI hardware store | Customized online, for fabricating microfluidics | |
Silicon plate | PURESHI hardware store | ||
Smooth Muscle Cells (SMC) | Procell | CL-0517 | |
Ultrasonic cleaner | Sapeen | CSA-02 |