Structuration cellulaire à l’aide de la stratégie d’Archimède magnétique
Summary
Ce protocole décrit une méthode de structuration cellulaire à haut débit sans encre, sans marquage, indépendante du substrat, basée sur l’effet Archimède magnétique.
Abstract
La structuration cellulaire, qui permet un contrôle précis du positionnement des cellules, présente un avantage unique dans l’étude du comportement cellulaire. Dans ce protocole, une stratégie de structuration cellulaire basée sur l’effet d’Archimède magnétique (Mag-Arch) est introduite. Cette approche permet un contrôle précis de la distribution des cellules sans utiliser d’encre ou de particules de marquage. En introduisant un réactif paramagnétique pour améliorer la susceptibilité magnétique du milieu de culture cellulaire, les cellules sont repoussées par des aimants et s’organisent selon un motif complémentaire aux ensembles d’aimants positionnés sous le substrat microfluidique.
Dans cet article, des procédures détaillées pour la structuration cellulaire à l’aide de la stratégie basée sur Mag-Arch sont fournies. Des méthodes de structuration de types unicellulaires ainsi que de types cellulaires multiples pour des expériences de co-culture sont proposées. De plus, des instructions complètes pour la fabrication de dispositifs microfluidiques contenant des canaux pour la structuration des cellules sont fournies. La réalisation de cette fonctionnalité à l’aide de méthodes parallèles est difficile, mais peut être réalisée de manière simplifiée et rentable. L’utilisation de la structuration cellulaire basée sur Mag-Arch dote les chercheurs d’un outil puissant pour la recherche in vitro .
Introduction
La structuration cellulaire est en train de devenir une technologie intuitive et puissante pour les études in vitro 1. En manipulant les positions des cellules dans les plaques de culture, il fournit des solutions pour une variété d’expériences, y compris la migration cellulaire2, la co-culture multicellulaire biomimétique3, l’assemblage d’organoïdes4, les études de biomatériaux5, etc. Dans la plupart des situations, une méthode sans encre et sans marquage est préférée pour la structuration cellulaire, car elle offre une facilité d’utilisation et une viabilité cellulaire élevée pour les investigations ultérieures.
L’effet Mag-Arch est un phénomène physique dans lequel les objets diamagnétiques dans les liquides paramagnétiques ont tendance à se déplacer vers des régions avec de faibles champs magnétiques6. Les cellules vivantes sont naturellement diamagnétiques, tandis que les milieux de culture cellulaire peuvent être rendus paramagnétiques en ajoutant des éléments paramagnétiques solubles, tels que le gadopentétate diméglumine (Gd-DTPA), couramment utilisé par voie intraveineuse en imagerie par résonance magnétique nucléaire comme agent de contraste7. Par conséquent, on s’attend à ce que les cellules soient repoussées par le milieu paramagnétique environnant et se déplacent vers des régions où les champs magnétiques sont plus faibles8. Un champ magnétique structuré peut être facilement généré à l’aide d’un ensemble d’aimants en néodyme. Idéalement, les motifs cellulaires sont assemblés en opposition aux motifs magnétiques. Techniquement, il s’agit d’une méthode sans marquage car le seul réactif supplémentaire, le Gd-DTPA, reste dans l’environnement extracellulaire et ne se lie pas aux cellules. Ainsi, les influences potentielles sur la culture cellulaire ultérieure peuvent être facilement évitées en remplaçant le milieu de culture. Par rapport à d’autres méthodes 1,3,9,10, la stratégie basée sur Mag-Arch ne nécessite pas de composants bio-encre ou l’application de particules spécifiques pour marquer positivement les cellules. De plus, il a été démontré qu’il fonctionne sur plusieurs substrats pour l’adhésion cellulaire et qu’il est capable de structurer des cellules à haut débit4.
Cet article présente un protocole détaillé pour la structuration cellulaire à l’aide de la méthode basée sur Mag-Arch, couvrant tout, de la fabrication du dispositif à l’ajustement du motif cellulaire. En plus des modèles que nous avons démontrés, les utilisateurs peuvent facilement créer divers modèles de cellules à l’aide d’aimants et d’une solution Gd-DTPA. De plus, des protocoles pour l’assemblage de modèles de co-culture complexes et la manipulation de cellules dans des puces microfluidiques fermées sont également fournis.
Protocol
Representative Results
Discussion
La structuration cellulaire basée sur Mag-Arch offre une solution conviviale pour la plupart des laboratoires biomédicaux. Cette méthode progresse parallèlement aux caractères sans encre, sans étiquette, indépendant du substrat et à la capacité de motifs à haut débit 8,13. Pour la mise en forme de cellules de type unique, il modélise les cellules en une seule étape. La procédure se termine simplement par le rafraîchissement des milieux de culture.<…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cette étude est soutenue financièrement par le Programme national clé de R&D de Chine (2021YFA1101100), la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (32000971), les Fonds de recherche fondamentale pour les universités centrales (n° 2021FZZX001-42) et le Fonds scientifique de la nuit étoilée de l’Institut d’études avancées de Shanghai de l’Université du Zhejiang (subvention n° 2021). 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 |
Referências
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