一个多功能等离子体光刻技术已经发展到稳定的表面图案为指导细胞附着生成。这种技术可用于创建网络,包括那些已用于研究几种,不同的细胞类型,模仿自然的组织和细胞。
与微型和纳米级分辨率的细胞微环境的系统操作,往往需要破译各种细胞和分子的现象。为了满足这一要求,我们开发了一种等离子体的光刻技术来操纵创造与功能,范围从100纳米到毫米大小的图案表面的细胞微环境。这项技术的目标是可以学习的,在一个可控制的方式,单个细胞的行为,以及细胞和它们之间的相互作用的群体。
这种等离子体光刻方法的基础上选择性的表面化学修饰对基材通过屏蔽接触低温等离子体物理模具。这种选择性的屏蔽叶化学模式可以指导细胞粘附和运动。这种模式,或表面的模板,然后可以用于创建细胞,其结构可以模仿自然界中发现的的,并产生一个可控环境实验研究网络。该技术以及适合研究生物现象,因为它产生的生物相容性的方式透明的聚合物基材的稳定的表面图案。表面图案的最后几个星期到几个月,从而引导长的时间周期,这有利于长期的细胞过程,如分化和适应,研究细胞的相互作用。表面改性主要是化学性质,因此不引入地形或物理干扰结果的解释。它也不会涉及任何恶劣或有毒物质来实现图案和组织文化的兼容。此外,它可以应用于不同类型的聚合物基板,由于能力调整自己的属性是理想的,被广泛用于生物应用修改。分辨率可以实现也是有利的,如迁移,附着力强,或有约束力的具体过程的隔离允许离散明确的意见,在单一到多节水平。
该方法已涉及迁移,信号,组织的形成,和网络的行为和神经元的相互作用,在提审调查,形成不同网络的不同类型的细胞。
这里介绍的调查方法使细胞的多细胞网络,模仿生物结构以及复杂的图案创作提供了一种方法来产生刺激的性质,然后方便两个分组的细胞的行为和环境因素的单细胞反应的调查亚细胞。使用这种方法是简单而强大的的,在相同的细胞培养实验室,因为它可以迅速地进行低成本设备。这也是强烈的细胞敏感,可以便于观察由此产生的行为和性质稳定的长的时间周期,这使得长期的细胞行为的调查。此外,它允许多元化的,因为它是兼容多种细胞类型,并可以创建任意模式进行的实验。该技术的长期稳定派生从表面功能的血浆传授,是表面的一部分,而不是涂层或其他层,它可以被删除或降级的事实。如果保存液下,这种类型的修改,可以保留其细胞数月的指导能力。
必要的实验,以确保有意义的结果,最关键的部分是创建主模式,最终将被用于细胞指导。如果这种模式是不正确的设计,细胞不会妥善应对的格局,并可能不会产生有益的行为。如线的宽度,图案间距,和其他的参数,可以大大影响与特定的模式的细胞相容性,通常是这样的参数的范围,可以筛选最合适的设计初始光掩膜创建。
出图案的账面相关的其他重要参数包括模具创造,保持无尘环境中,细胞种植和细胞培养一般不育。可透过各种传输采取步骤,以允许重复的PDMS铸造环氧树脂模具模具创造。环氧树脂模具创建,因为它不会以同样的方式降低作为抵制与小,高宽比结构,根据反复铸造模具。如果做得正确,传递模塑的尺寸和产量不会受到影响,但如果做得不正确,如脱气很差,固化不完全,或过度加热,气泡,表面粗糙度和模式的可发生变形,从而影响最终的结果。关于保持无尘环境,模具必须保持尽可能干净的任何灰尘会干扰工作的PDMS模具和表面,从而适当的等离子体屏蔽和化学图案之间的适当联系。细胞的播种密度,还必须进行优化,以确保既不太少或太多的细胞居住格局区域必须保持无菌,以避免细菌和其他污染所使用的细胞。
该技术也可以被纳入与其他元素,如微流体,微电极,和机械探头。这提供了额外的刺激细胞,为了更好地复制实验和今后的工作过程中的各种生理条件,重点是学习这些组合的效果
The authors have nothing to disclose.
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 |