चुंबकीय-आर्किमिडीज रणनीति का उपयोग करके सेल पैटर्निंग
Summary
यह प्रोटोकॉल चुंबकीय आर्किमिडीज प्रभाव के आधार पर एक स्याही-मुक्त, लेबल-मुक्त, सब्सट्रेट-स्वतंत्र, उच्च-थ्रूपुट सेल पैटर्निंग विधि का वर्णन करता है।
Abstract
सेल पैटर्निंग, सेल पोजिशनिंग के सटीक नियंत्रण की अनुमति देता है, सेल व्यवहार के अध्ययन में एक अनूठा लाभ प्रस्तुत करता है। इस प्रोटोकॉल में, चुंबकीय-आर्किमिडीज (मैग-आर्क) प्रभाव पर आधारित एक सेल पैटर्निंग रणनीति पेश की जाती है। यह दृष्टिकोण स्याही सामग्री या लेबलिंग कणों के उपयोग के बिना सेल वितरण के सटीक नियंत्रण को सक्षम बनाता है। सेल संस्कृति माध्यम की चुंबकीय संवेदनशीलता को बढ़ाने के लिए एक पैरामैग्नेटिक अभिकर्मक शुरू करके, कोशिकाओं को मैग्नेट द्वारा खदेड़ दिया जाता है और खुद को माइक्रोफ्लुइडिक सब्सट्रेट के नीचे स्थित चुंबक सेट के पूरक पैटर्न में व्यवस्थित किया जाता है।
इस लेख में, मैग-आर्क-आधारित रणनीति का उपयोग करके सेल पैटर्निंग के लिए विस्तृत प्रक्रियाएं प्रदान की गई हैं। एकल सेल प्रकार के रूप में अच्छी तरह से सह संस्कृति प्रयोगों के लिए कई सेल प्रकार patterning के लिए तरीके की पेशकश कर रहे हैं. इसके अतिरिक्त, सेल पैटर्निंग के लिए चैनल युक्त माइक्रोफ्लुइडिक उपकरणों के निर्माण के लिए व्यापक निर्देश प्रदान किए जाते हैं। समानांतर तरीकों का उपयोग करके इस सुविधा को प्राप्त करना चुनौतीपूर्ण है लेकिन इसे सरल और लागत प्रभावी तरीके से किया जा सकता है। मैग-आर्क-आधारित सेल पैटर्निंग को नियोजित करना शोधकर्ताओं को इन विट्रो अनुसंधान के लिए एक शक्तिशाली उपकरण से लैस करता है।
Introduction
सेल patterning इन विट्रो अध्ययन1 में के लिए एक सहज और शक्तिशाली तकनीक में विकसित हो रहा है. संस्कृति प्लेटों में सेल पदों में हेरफेर करके, यह सेल माइग्रेशन2, बायोमिमेटिक बहुकोशिकीय सह-संस्कृति3, ऑर्गेनॉइड असेंबली4, बायोमटेरियल अध्ययन5, और अधिक सहित विभिन्न प्रयोगों के लिए समाधान प्रदान करता है। ज्यादातर स्थितियों में, एक स्याही मुक्त, लेबल मुक्त विधि सेल patterning के लिए पसंद किया है क्योंकि यह आपरेशन और बाद की जांच के लिए उच्च सेल व्यवहार्यता की आसानी प्रदान करता है.
मैग-आर्क प्रभाव एक भौतिक घटना है जिसमें अनुचुंबकीय तरल पदार्थों में प्रतिचुंबकीय वस्तुएं कमजोर चुंबकीय क्षेत्र6 वाले क्षेत्रों की ओर बढ़ती हैं। जीवित कोशिकाएं स्वाभाविक रूप से डायमैग्नेटिक होती हैं, जबकि सेल कल्चर मीडिया को घुलनशील पैरामैग्नेटिक तत्वों को जोड़कर पैरामैग्नेटिक बनाया जा सकता है, जैसे कि गैडोपेंटेट डाइमेग्लुमिन (जीडी-डीटीपीए), आमतौर पर एक विपरीत एजेंट7 के रूप में परमाणु चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग में अंतःशिरा रूप से उपयोग किया जाता है। नतीजतन, कोशिकाओं को आसपास के पैरामैग्नेटिक माध्यम द्वारा खदेड़ दिया जाता है और उन क्षेत्रों की ओर बढ़ने की उम्मीद की जाती है जहां चुंबकीय क्षेत्र कमजोर होते हैं8. एक पैटर्न चुंबकीय क्षेत्र आसानी से neodymium मैग्नेट का एक सेट का उपयोग उत्पन्न किया जा सकता है. आदर्श रूप से, सेल पैटर्न चुंबक पैटर्न के विरोध में इकट्ठे होते हैं। तकनीकी रूप से, इसे एक लेबल-मुक्त विधि के रूप में परिभाषित किया गया है क्योंकि एकमात्र अतिरिक्त अभिकर्मक, Gd-DTPA, बाह्य वातावरण में रहता है और कोशिकाओं से बंधता नहीं है। इस प्रकार, बाद सेल संस्कृति पर संभावित प्रभाव आसानी से संस्कृति माध्यम की जगह से बचा जा सकता है. अन्य तरीकों 1,3,9,10 की तुलना में, मैग-आर्क-आधारित रणनीति को कोशिकाओं को सकारात्मक रूप से लेबल करने के लिए जैव-स्याही घटकों या विशिष्ट कणों के आवेदन की आवश्यकता नहीं होती है। इसके अलावा, यह सेल आसंजन के लिए कई substrates पर काम करने के लिए दिखाया गया है और उच्च throughput सेल patterning4 के लिए सक्षम है.
यह लेख मैग-आर्क-आधारित विधि का उपयोग करके सेल पैटर्निंग के लिए एक विस्तृत प्रोटोकॉल प्रस्तुत करता है, जिसमें डिवाइस निर्माण से लेकर सेल पैटर्न को समायोजित करने तक सब कुछ शामिल है। हमारे द्वारा प्रदर्शित पैटर्न के अलावा, उपयोगकर्ता मैग्नेट और जीडी-डीटीपीए समाधान का उपयोग करके आसानी से विभिन्न सेल पैटर्न बना सकते हैं। इसके अलावा, जटिल सह-संस्कृति पैटर्न को इकट्ठा करने और संलग्न माइक्रोफ्लुइडिक चिप्स में कोशिकाओं में हेरफेर करने के लिए प्रोटोकॉल भी प्रदान किए जाते हैं।
Protocol
Representative Results
Discussion
मैग-आर्क-आधारित सेल पैटर्निंग अधिकांश बायोमेडिकल प्रयोगशालाओं के लिए उपयोगकर्ता के अनुकूल समाधान प्रदान करता है। यह विधि स्याही मुक्त, लेबल-मुक्त, सब्सट्रेट-स्वतंत्र, और उच्च-थ्रूपुट पैटर्निंग<sup class="…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह अध्ययन चीन के राष्ट्रीय कुंजी अनुसंधान एवं विकास कार्यक्रम (2021YFA1101100), चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (32000971), केंद्रीय विश्वविद्यालयों के लिए मौलिक अनुसंधान कोष (संख्या 2021FZZX001-42), और झेजियांग विश्वविद्यालय शंघाई इंस्टीट्यूट फॉर एडवांस्ड स्टडी (अनुदान सं। एसएन-जेडजेयू-एसआईएएस -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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