सेल नेटवर्क के निर्माण के लिए प्लाज्मा लिथोग्राफी भूतल patterning
Summary
एक बहुमुखी प्लाज्मा लिथोग्राफी तकनीक सेलुलर लगाव का मार्गदर्शन करने के लिए स्थिर सतह पैटर्न उत्पन्न करने के लिए विकसित किया गया है. इस तकनीक के लिए उन है कि प्राकृतिक ऊतकों की नकल है और कई अलग सेल प्रकार का अध्ययन करने के लिए इस्तेमाल किया गया सहित सेल नेटवर्क बनाने के लिए लागू किया जा सकता है.
Abstract
Systematic manipulation of a cell microenvironment with micro- and nanoscale resolution is often required for deciphering various cellular and molecular phenomena. To address this requirement, we have developed a plasma lithography technique to manipulate the cellular microenvironment by creating a patterned surface with feature sizes ranging from 100 nm to millimeters. The goal of this technique is to be able to study, in a controlled way, the behaviors of individual cells as well as groups of cells and their interactions.
This plasma lithography method is based on selective modification of the surface chemistry on a substrate by means of shielding the contact of low-temperature plasma with a physical mold. This selective shielding leaves a chemical pattern which can guide cell attachment and movement. This pattern, or surface template, can then be used to create networks of cells whose structure can mimic that found in nature and produces a controllable environment for experimental investigations. The technique is well suited to studying biological phenomenon as it produces stable surface patterns on transparent polymeric substrates in a biocompatible manner. The surface patterns last for weeks to months and can thus guide interaction with cells for long time periods which facilitates the study of long-term cellular processes, such as differentiation and adaption. The modification to the surface is primarily chemical in nature and thus does not introduce topographical or physical interference for interpretation of results. It also does not involve any harsh or toxic substances to achieve patterning and is compatible for tissue culture. Furthermore, it can be applied to modify various types of polymeric substrates, which due to the ability to tune their properties are ideal for and are widely used in biological applications. The resolution achievable is also beneficial, as isolation of specific processes such as migration, adhesion, or binding allows for discrete, clear observations at the single to multicell level.
This method has been employed to form diverse networks of different cell types for investigations involving migration, signaling, tissue formation, and the behavior and interactions of neurons arraigned in a network.
Protocol
Discussion
सेल जांच विधि यहाँ प्रस्तुत सक्षम बनाता है multicellular नेटवर्क है जो जैविक संरचनाओं के रूप में के रूप में अच्छी तरह से नकल के जटिल पैटर्न की रचना उत्तेजनाओं कि प्रकृति है जो तब दोनों समूहीकृत सेल व्यवहार और पर्यावरणीय कारकों के लिए एक सेल प्रतिक्रिया की जांच की सुविधा में subcellular कर रहे हैं के उत्पादन के लिए एक तरीका प्रदान करता है. इस विधि का प्रयोग सरल अभी तक मजबूत है के रूप में इसे जल्दी सेल संस्कृति के रूप में एक ही प्रयोगशाला में किया जा सकता है कम लागत के उपकरणों के साथ प्रदर्शन किया. यह भी दृढ़ता से सेल संवेदनशील है, परिणामी व्यवहार के आसान अवलोकन की अनुमति देता है और लंबे समय अवधि है, जो लंबी अवधि के सेल व्यवहार की जांच की अनुमति देता है लिए स्थिर स्वभाव से है. यह अतिरिक्त के रूप में यह कई प्रकार की कोशिकाओं के साथ संगत है और मनमाना पैटर्न बना सकते हैं प्रदर्शन किया जा प्रयोगों की एक विविध रेंज के लिए अनुमति देता है. तकनीक के दीर्घकालिक स्थिरता तथ्य यह है कि सतह functionalization प्लाज्मा द्वारा दिया सतह का हिस्सा है और एक कोटिंग या अन्य परत जो या हटाया जा सकता अपमानित नहीं है से निकला है. यदि तरल के तहत रखा है, इस प्रकार के संशोधन के महीनों के लिए अपने सेल मार्गदर्शन करने की क्षमता बनाए रखने कर सकते हैं.
मास्टर पैटर्न जो अंततः सेल मार्गदर्शन के लिए इस्तेमाल किया जाएगा बनाने के सार्थक परिणाम सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक प्रयोग की सबसे महत्वपूर्ण हिस्सा है. यदि यह पैटर्न ठीक से नहीं बनाया गया है, कोशिकाओं उचित पैटर्न के लिए जवाब नहीं और उपयोगी व्यवहार का उत्पादन नहीं हो सकता है. पैरामीटर्स जैसे पंक्ति चौड़ाई, पैटर्न रिक्ति, और दूसरों को बहुत एक विशेष पैटर्न के साथ सेल संगतता को प्रभावित कर सकते हैं और आम तौर पर इस तरह के मापदंडों के एक रेंज डिजाइन के लिए सबसे उपयुक्त स्क्रीन करने के लिए प्रारंभिक photomask पर बनाया जा सकता है है.
अन्य महत्वपूर्ण पैरामीटर patterning के बाहर ले जाने से संबंधित ढालना निर्माण, एक धूल मुक्त वातावरण बनाए रखने, सेल बोने और सेल संस्कृति का सामान्य बाँझपन शामिल हैं. मोल्ड निर्माण विभिन्न हस्तांतरण कदम है जो दोहराया PDMS एक epoxy मोल्ड कास्टिंग के लिए अनुमति देने के लिए किए जाते हैं द्वारा प्रभावित हो सकता है. epoxy मोल्ड क्योंकि यह एक ही रास्ते में नहीं नीचा के रूप में एक छोटे, दोहराया कास्टिंग के तहत उच्च पहलू अनुपात संरचनाओं के साथ मोल्ड का विरोध करने के लिए बनाया है. यदि हस्तांतरण ढलाई सही ढंग से किया जाता है, आयाम और उपज लेकिन प्रभावित नहीं अगर इस तरह के रूप में गलत तरीके से खराब degassing, अधूरा इलाज, या अत्यधिक हीटिंग के द्वारा किया, बुलबुले, और एक पैटर्न का खुरदरापन विरूपण हो सकता है जो अंतिम परिणाम को प्रभावित करता है. एक धूल मुक्त वातावरण बनाए रखने के संबंध में, molds के रूप में संभव के रूप में साफ रखा जाना चाहिए है के रूप में किसी भी धूल काम PDMS मोल्ड और सतह और इस प्रकार उचित प्लाज्मा परिरक्षण और रासायनिक patterning के बीच उचित संपर्क के साथ हस्तक्षेप कर सकते हैं. कोशिकाओं के घनत्व बोने भी करने के लिए सुनिश्चित करें कि न तो भी या कुछ भी कई कोशिकाओं पैटर्न क्षेत्र में निवास के लिए अनुकूलित किया जाना चाहिए और बाँझपन के लिए इस्तेमाल किया जा रहा है कोशिकाओं जीवाणु और अन्य संक्रमण से बचने के लिए बनाए रखा जाना चाहिए.
तकनीक भी जैसे microfluidics, microelectrodes, और यांत्रिक जांच अन्य तत्वों के साथ शामिल किया जा सकता है. यह कोशिकाओं को अतिरिक्त उत्तेजनाओं प्रदान करता है क्रम में करने के लिए बेहतर प्रयोग और भविष्य के काम के दौरान विभिन्न शारीरिक स्थितियों को दोहराने इन संयोजनों के प्रभाव का अध्ययन पर ध्यान केंद्रित है
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| Plasma Cleaner And Vacuum Chamber | Harrick Plasma | PDC-001 | |
| Inverted fluorescence and phase contrast microscope | Nikon | TE2000-U | |
| Microscope stage top incubator | AmScope | Model TCS-100 | Modified to include an enclosure that supplies an appropriate atmosphere |
| Polystyrene Petri dish | VWR | 25384-090 | |
| Polydimethylsiloxane (PDMS) | Dow Corning | Sylgard 184 | |
| Epoxy | Devcon | 2 ton clear epoxy #14310 | |
| Cell culture media | Various | Media follows standard formulations for cell type | |
| Retinoic acid | Sigma | R2625 |
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