磁気アルキメデス戦略を用いた細胞パターニング
Summary
このプロトコルは磁気Archimedesの効果に基づいて方法に区分するインクなし、ラベルなし、基質独立者、高スループットのセルを記述する。
Abstract
細胞パターニングは、細胞の位置を正確に制御することができ、細胞の挙動を研究する上で独自の利点をもたらします。このプロトコルでは、磁気Archimedes (Magアーチ)の効果に基づいて細胞のパターニングの作戦はもたらされる。このアプローチにより、インク材料や標識粒子を使用せずに細胞分布を正確に制御できます。常磁性試薬を導入して細胞培養培地の磁化率を高めることにより、細胞は磁石によって反発され、マイクロ流体基板の下に配置された磁石セットと相補的なパターンに配列されます。
本稿では、Mag-Archベースの戦略を用いた細胞パターニングの詳細な手順を説明します。単一細胞タイプおよび共培養実験用の複数細胞タイプをパターニングする方法が提供されています。さらに、細胞パターニング用のチャネルを含むマイクロ流体デバイスを作製するための包括的な手順も提供します。並列メソッドを使用してこの機能を実現することは困難ですが、簡素化された費用対効果の高い方法で実行できます。Mag-Archベースの細胞パターニングを採用することで、研究者は in vitro 研究のための強力なツールを手に入れることができます。
Introduction
細胞パターニングは、 in vitro 研究のための直感的で強力な技術へと進化しています1。培養プレート内の細胞位置を操作することで、細胞遊走2、生体模倣的多細胞共培養3、オルガノイドアセンブリ4、生体材料研究5など、さまざまな実験のためのソリューションを提供します。ほとんどの場合、インクフリー、ラベルフリーの方法は、操作が簡単で、その後の調査のための細胞生存率が高いため、細胞パターニングに好まれます。
マグアーチ効果は、常磁性液体中の反磁性体が弱い磁場の領域に向かって移動する傾向がある物理現象である6。生細胞は自然に反磁性であるが、細胞培養培地は、造影剤として核磁気共鳴画像法で一般的に静脈内投与されるガドペンテテートジメグルミン(Gd-DTPA)などの可溶性常磁性元素を添加することにより、常磁性にすることができる7。その結果、細胞は周囲の常磁性媒質に反発され、磁場の弱い領域に移動することが予想される8。パターン化された磁場は、ネオジム磁石のセットを使用して簡単に生成できます。理想的には、セルパターンは磁石パターンと反対に組み立てられます。技術的には、唯一の追加試薬であるGd-DTPAが細胞外環境に残り、細胞に結合しないため、これはラベルフリー法として定義されています。したがって、その後の細胞培養への潜在的な影響は、培地を交換することによって容易に回避することができる。他の方法1,3,9,10と比較して、Mag-Archベースの戦略は、細胞を肯定的に標識するためにバイオインク成分や特定の粒子の塗布を必要としません。さらに、細胞接着のために複数の基質上で作用することが示されており、ハイスループットな細胞パターニングが可能である4。
本稿では、Mag-Archベースの手法を用いたセルパターニングの詳細なプロトコールについて、デバイスの作製からセルパターンの調整までを網羅しています。今回実証したパターン以外にも、磁石やGd-DTPA溶液を用いて様々なセルパターンを簡単に作成することができます。さらに、複雑な共培養パターンを組み立て、密閉されたマイクロ流体チップ内の細胞を操作するためのプロトコルも提供されます。
Protocol
Representative Results
Discussion
Mag-Archベースのセルパターニングは、ほとんどの生物医学ラボにユーザーフレンドリーなソリューションを提供します。この方法は、インクフリー、ラベルフリー、基板非依存、およびハイスループットパターニングの能力8,13の特性と並行して進歩します。モノタイプのセルパターニングでは、ワンステップでセルをパターニングします。この手?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
本研究は、中国国家重点研究開発プログラム(2021YFA1101100)、中国国家自然科学基金会(32000971)、中央大学基礎研究費(No.2021FZZX001-42)、浙江大学上海高等研究院星月夜科学基金(助成金番号.SN-ZJU-SIAS-004)です。
Materials
| 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 |
References
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