Modelado celular mediante la estrategia de Arquímedes magnético
Summary
Este protocolo describe un método de modelado de celdas de alto rendimiento sin tinta, sin etiquetas, independiente del sustrato y basado en el efecto de Arquímedes magnético.
Abstract
El patrón celular, que permite un control preciso del posicionamiento celular, presenta una ventaja única en el estudio del comportamiento celular. En este protocolo, se introduce una estrategia de modelado celular basada en el efecto Magnético-Arquímedes (Mag-Arch). Este enfoque permite un control preciso de la distribución celular sin el uso de materiales de tinta o partículas de etiquetado. Mediante la introducción de un reactivo paramagnético para mejorar la susceptibilidad magnética del medio de cultivo celular, las células son repelidas por los imanes y se organizan en un patrón complementario a los conjuntos de imanes colocados debajo del sustrato microfluídico.
En este artículo, se proporcionan procedimientos detallados para el modelado de celdas utilizando la estrategia basada en Mag-Arch. Se ofrecen métodos para modelar tipos de células individuales, así como múltiples tipos de células para experimentos de cocultivo. Además, se proporcionan instrucciones completas para la fabricación de dispositivos microfluídicos que contienen canales para el modelado celular. Lograr esta característica utilizando métodos paralelos es un desafío, pero se puede hacer de una manera simplificada y rentable. El empleo de patrones celulares basados en Mag-Arch equipa a los investigadores con una poderosa herramienta para la investigación in vitro .
Introduction
El modelado celular se está convirtiendo en una tecnología intuitiva y potente para estudios in vitro 1. Al manipular las posiciones celulares en las placas de cultivo, proporciona soluciones para una variedad de experimentos, incluida la migración celular2, el cocultivo multicelular biomimético3, el ensamblaje de organoides4, los estudios de biomateriales5 y más. En la mayoría de las situaciones, se prefiere un método sin tinta ni etiquetas para el modelado de celdas porque ofrece facilidad de operación y alta viabilidad de celdas para investigaciones posteriores.
El efecto Mag-Arch es un fenómeno físico en el que los objetos diamagnéticos en líquidos paramagnéticos tienden a moverse hacia regionescon campos magnéticos débiles. Las células vivas son diamagnéticas por naturaleza, mientras que los medios de cultivo celular pueden hacerse paramagnéticos mediante la adición de elementos paramagnéticos solubles, como la gadopentetato dimeglumina (Gd-DTPA), comúnmente utilizada por vía intravenosa en imágenes de resonancia magnética nuclear como agente de contraste7. En consecuencia, se espera que las células sean repelidas por el medio paramagnético circundante y se muevan hacia regiones donde los campos magnéticosson más débiles. Se puede generar fácilmente un campo magnético estampado utilizando un conjunto de imanes de neodimio. Idealmente, los patrones celulares se ensamblan en oposición a los patrones magnéticos. Técnicamente, esto se define como un método sin marcaje porque el único reactivo adicional, Gd-DTPA, permanece en el entorno extracelular y no se une a las células. Por lo tanto, las posibles influencias en el cultivo celular posterior pueden evitarse fácilmente sustituyendo el medio de cultivo. En comparación con otros métodos 1,3,9,10, la estrategia basada en Mag-Arch no requiere componentes de biotinta ni la aplicación de partículas específicas para etiquetar positivamente las células. Además, se ha demostrado que funciona en múltiples sustratos para la adhesión celular y es capaz de crear patrones celulares de alto rendimiento4.
Este artículo presenta un protocolo detallado para el patrón de celdas utilizando el método basado en Mag-Arch, que cubre todo, desde la fabricación del dispositivo hasta el ajuste del patrón de celdas. Además de los patrones que hemos demostrado, los usuarios pueden crear fácilmente varios patrones celulares utilizando imanes y una solución Gd-DTPA. Además, también se proporcionan protocolos para ensamblar patrones complejos de cocultivo y manipular células en chips microfluídicos cerrados.
Protocol
Representative Results
Discussion
El patrón celular basado en Mag-Arch proporciona una solución fácil de usar para la mayoría de los laboratorios biomédicos. Este método avanza en paralelo a los caracteres sin tinta, sin etiquetas, independientes del sustrato y la capacidad de crear patrones de alto rendimiento 8,13. Para el patrón de celdas de un solo tipo, crea patrones de celdas en un solo paso. El procedimiento finaliza simplemente refrescando los medios de cultivo.
<p class="jove_…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este estudio cuenta con el apoyo financiero del Programa Nacional Clave de Investigación y Desarrollo de China (2021YFA1101100), la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (32000971), los Fondos de Investigación Fundamental para las Universidades Centrales (No. 2021FZZX001-42) y el Fondo de Ciencia de la Noche Estrellada del Instituto de Estudios Avanzados de Shanghái de la Universidad de Zhejiang (Subvención No. SN-ZJU-SIAS-004).
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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