마그네틱-아르키메데스 전략을 사용한 세포 패터닝
Summary
이 프로토콜은 자기 아르키메데스 효과(Magnetic Archimedes effect)를 기반으로 하는 잉크가 없고, 라벨이 없고, 기판에 독립적이며, 처리량이 많은 세포 패터닝 방법을 설명합니다.
Abstract
세포 포지셔닝을 정밀하게 제어할 수 있는 세포 패터닝은 세포 거동 연구에서 고유한 이점을 제공합니다. 이 프로토콜에서는 마그네틱-아르키메데스(Mag-Arch) 효과를 기반으로 하는 세포 패터닝 전략이 도입됩니다. 이 접근 방식을 사용하면 잉크 재료나 라벨링 입자를 사용하지 않고도 세포 분포를 정밀하게 제어할 수 있습니다. 세포 배양 배지의 자화율을 향상시키기 위해 상자성 시약을 도입함으로써 세포는 자석에 의해 반발되고 미세유체 기질 아래에 위치한 자석 세트를 보완하는 패턴으로 배열됩니다.
이 기사에서는 Mag-Arch 기반 전략을 사용한 세포 패터닝에 대한 자세한 절차를 제공합니다. 단일 세포 유형을 패터닝하는 방법과 공동 배양 실험을 위한 여러 세포 유형이 제공됩니다. 또한 세포 패터닝을 위한 채널을 포함하는 미세유체 장치를 제조하기 위한 포괄적인 지침이 제공됩니다. 병렬 방법을 사용하여 이 기능을 달성하는 것은 어렵지만 간단하고 비용 효율적인 방식으로 수행할 수 있습니다. Mag-Arch 기반 세포 패터닝을 사용하면 연구자들에게 체외 연구를 위한 강력한 도구를 제공할 수 있습니다.
Introduction
세포 패터닝은 체외 연구를 위한 직관적이고 강력한 기술로 진화하고 있습니다1. 배양 플레이트에서 세포 위치를 조작함으로써 세포 이동2, 생체 모방 다세포 공동 배양3, 오가노이드 조립4, 생체 재료 연구5 등을 포함한 다양한 실험을 위한 솔루션을 제공합니다. 대부분의 경우, 잉크가 없고 표지가 없는 분석법은 후속 조사를 위한 작동이 간편하고 세포 생존율이 높기 때문에 세포 패터닝에 선호됩니다.
Mag-Arch 효과는 상자성 액체의 반자성 물체가 자기장이 약한 영역으로 이동하는 경향이 있는 물리적 현상입니다 6. 살아있는 세포는 자연적으로 반자성인 반면, 세포 배양 배지는 조영제로 핵 자기 공명 영상에서 정맥 주사로 일반적으로 사용되는 가도펜테테이트 디메글루민(Gd-DTPA)과 같은 수용성 상자성 요소를 첨가하여 상자성을 만들 수 있다7. 결과적으로, 세포는 주변의 상자성 매질에 의해 반발되어 자기장이 약한 영역으로 이동할 것으로 예상된다8. 패턴화된 자기장은 네오디뮴 자석 세트를 사용하여 쉽게 생성할 수 있습니다. 이상적으로, 셀 패턴은 자석 패턴과 반대로 조립됩니다. 기술적으로, 이것은 유일한 추가 시약인 Gd-DTPA가 세포외 환경에 남아 있고 세포에 결합하지 않기 때문에 표지가 없는 방법으로 정의됩니다. 따라서, 후속 세포 배양에 대한 잠재적인 영향은 배양 배지를 교체함으로써 쉽게 피할 수 있습니다. 다른 방법 1,3,9,10과 비교하여, Mag-Arch 기반 전략은 세포를 긍정적으로 표지하기 위해 바이오 잉크 성분 또는 특정 입자의 적용이 필요하지 않습니다. 또한, 세포 접착을 위해 여러 기질에서 작동하는 것으로 나타났으며 고처리량 세포 패터닝이 가능합니다4.
이 기사에서는 Mag-Arch 기반 방법을 사용한 셀 패터닝에 대한 자세한 프로토콜을 제시하며, 장치 제조에서 셀 패턴 조정에 이르기까지 모든 것을 다룹니다. 우리가 시연한 패턴 외에도 사용자는 자석과 Gd-DTPA 솔루션을 사용하여 다양한 셀 패턴을 쉽게 만들 수 있습니다. 또한 복잡한 공동 배양 패턴을 조립하고 밀폐된 미세유체 칩에서 세포를 조작하기 위한 프로토콜도 제공됩니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
Mag-Arch 기반 세포 패터닝은 대부분의 생물의학 실험실에 사용자 친화적인 솔루션을 제공합니다. 이 방법은 잉크가 없고, 라벨이 없고, 기판에 독립적이며, 고처리량 패터닝 8,13의 능력과 평행하게 발전합니다. 모노 타입 셀 패터닝의 경우 원스텝 방식으로 셀을 패터닝합니다. 절차는 배양 배지를 새로 고치는 것으로 간단히 끝납니다.
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The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 중국 국가 중점 R&D 프로그램(2021YFA1101100), 중국 국립 자연과학 재단(32000971), 중앙 대학 기초 연구 기금(No. 2021FZZX001-42), Zhejiang University Shanghai Institute for Advanced Study (Grant No. SN-ZJU-SIAS-004)를 참조하십시오.
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 |
Riferimenti
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