Plazma Litografi Yüzey Desenlendirme Hücre Ağları Oluşturma
Summary
Çok yönlü bir plazma litografi tekniği hücresel eklenti rehberlik için sabit bir yüzey desenleri oluşturmak için geliştirilmiştir. Bu teknik, doğal dokuları taklit eden ve birçok farklı hücre tiplerinde eğitim için kullanılır olmuştur da dahil olmak üzere hücre ağları oluşturmak için uygulanabilir.
Abstract
Mikro ve nano ölçekli çözünürlüğe sahip bir hücre mikroçevresinin Sistematik manipülasyonu genellikle çeşitli hücresel ve moleküler olaylar deşifreleme için gereklidir. Bu gereksinimi karşılamak için, biz, 100 nm milimetre arasında değişen özelliği boyutları ile desenli bir yüzey oluşturarak hücresel mikroçevresinin işlemek için bir plazma litografi tekniği geliştirdik. Bu tekniğin amacı, kontrollü bir şekilde çalışma yapabilmek için, tek tek hücrelerin davranışları yanı sıra, hücreler ve onların etkileşimleri grupları.
Bu plazma litografi yöntemi, yüzey kimyası, fiziksel bir kalıp ile düşük ısılı plazma temas koruyucu yoluyla bir substrat üzerindeki seçici değişiklik dayanmaktadır. Bu seçici koruyucu hücre eki ve hareket kılavuzu kimyasal bir desen bırakır. Bu desen veya yüzey şablon, daha sonra yapısı, doğada bulunan taklit ve deneysel araştırmalar için kontrollü bir ortamda üreten hücreleri ağları oluşturmak için kullanılan olabilir. Biyouyumlu bir şekilde şeffaf polimer yüzeylerde sabit bir yüzey desenleri tekniği de biyolojik bir fenomen eğitim için uygundur. Haftalar veya aylar için son ve yüzey desenleri, böylece hücreleri, farklılaşma ve adaptasyon gibi hücresel süreçleri, uzun vadeli çalışma kolaylaştırır uzun süreler için etkileşim rehberlik eder. Yüzeye değişiklik doğa öncelikle kimyasal ve böylece sonuçların yorumlanması için topografik ya da fiziksel bir girişim tanıtmak değildir. Ayrıca desenlendirme elde etmek için herhangi bir sert veya toksik maddeler içerir ve doku kültürü ile uyumlu değildir. Ayrıca, çeşitli türleri için idealdir ve yeteneği kendi özellikleri ayarlamak için nedeniyle biyolojik uygulamalarında yaygın olarak kullanılan polimerik malzeme, değiştirmek için uygulanabilir. , Göç, yapışma, ve ciltleme gibi belirli süreçleri yalıtılmış, tek ve çok hücreli seviyesine ayrık, açık gözlemler sağlar ulaşılabilir çözünürlük, aynı zamanda faydalıdır.
Bu yöntem, göç, sinyalizasyon, doku oluşumu ve nöron davranış ve etkileşimleri bir ağ içinde çıkarılmalıdır ilgili araştırmalar için farklı hücre tipleri farklı ağları oluşturmak için istihdam edilmiştir.
Protocol
Discussion
Burada sunulan hücre soruşturma yöntemi karmaşık desenleri gibi biyolojik yapıları taklit çok hücreli ağlarının oluşturulması, sonra gruplandırılmış hücre davranış ve çevresel faktörler tek hücre yanıtlarını soruşturma kolaylaştırır doğa Subselüler. Uyaranlara üretmek için bir yöntem sağlar sağlar. Bu yöntemin kullanımı hızla hücre kültürü ile aynı laboratuarda düşük maliyetli ekipman ile yapılabilir gibi basit ama güçlü. Bu, aynı zamanda güçlü bir hücre duyarlı ortaya çıkan davranış kolay gözlem sağlar ve uzun süreli hücre davranışının araştırılması, uzun süreler için, kararlı doğası gereğidir. Bu ek olarak, birçok hücre tipleri ile uyumlu ve keyfi desenleri oluşturmak yapılacak deneyler çeşitli sağlar. Tekniğin uzun vadeli istikrar, plazma ile aktarılırdı yüzey işlevsellik yüzey parçası ve kaldırılmış veya bozulmuş olabilir bir kaplama veya diğer katman olmadığı gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Sıvı altında tutulması halinde, bu tür modifikasyon ay boyunca cep rehberlik yeteneğini koruyabilirsiniz.
Deney anlamlı sonuçlar sağlanması için gerekli en önemli parçası, sonuçta hücre rehberlik için kullanılacak ana desen yaratma olmasıdır. Bu desen uygun bir şekilde tasarlanmış değilse, hücreler uygun desen yanıt vermiyor ve faydalı bir davranış üretmek olmayabilir. Gibi çizgi genişliği, desen aralığı ve diğerleri gibi parametreler belirli bir deseni ile hücre uyumluluk büyük ölçüde etkileyebilir ve genellikle bir dizi bu parametrelerin en uygun tasarım için ekrana ilk photomask oluşturulabilir.
Desenlendirme dışarı taşıma ile ilgili diğer önemli parametreler kalıp oluşturma, tozsuz bir ortamda muhafaza, hücre tohumlama ve hücre kültürü genel kısırlık içerir. Kalıp oluşturma PDMS epoksi kalıp döküm tekrarlanan için izin yapılmaktadır çeşitli transfer adımlarla etkilenmiş olabilir. Tekrarlanan döküm altında küçük, yüksek en-boy oranı yapıları kalıp karşı aynı şekilde kaybetmez, çünkü epoksi kalıp oluşturulur. Transfer kalıplama doğru yapılırsa, boyutları ve verim etkilenebilir ama kötü gaz giderme, eksik kür veya aşırı ısıtma gibi yanlış yapılırsa, bir desen kabarcıklar, pürüzlülük ve deformasyon nihai sonucu etkiler oluşabilir. Tozsuz bir ortamda sürdürülmesi ile ilgili olarak, herhangi bir toz çalışma PDMS kalıp ve yüzey ve böylece uygun plazma koruyucu ve kimyasal desenlendirme arasındaki iletişim ile müdahale gibi kalıpları mümkün olduğunca temiz tutulması gerekir. Hücrelerin ekim yoğunluğu da, ne çok az ya da çok fazla hücre desen alanında yaşayan olmasını sağlamak için optimize olmalıdır ve kısırlık kullanılmakta olan hücreler, bakteri ve diğer kirlenmesini önlemek amacıyla sağlanmalıdır.
Teknik Mikroakiskan, Mikroelektronlar ve mekanik problar gibi diğer unsurları da dahil edilebilir. Bu, bu kombinasyonlarının etkilerini inceleyerek odaklanmış daha iyi deneyler ve gelecekteki çalışmaları sırasında çeşitli fizyolojik şartlar çoğaltmak için hücrelere ek uyaranlar sağlar
Disclosures
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 |
References
- Junkin, M., Watson, J., Vande Geest, J. P., Wong, P. K. Template-Guided Self-Assembly of Colloidal Quantum Dots Using Plasma Lithography. Adv Mater. 21, 1247-1251 (2009).
- Junkin, M., Wong, P. K. Probing cell migration in confined environments by plasma lithography. Biomaterials. 32, 1848-1855 (2011).
- Keyes, J., Junkin, M., Cappello, J., Wu, X., Wong, P. K. Evaporation-induced assembly of biomimetic polypeptides. Appl Phys Lett. 93, 023120-023 (2008).
- Langowski, B. A., Uhrich, K. E. Microscale Plasma-Initiated Patterning (μPIP). Langmuir. 21, 10509-10514 (2005).
- Tourovskaia, A., Barber, T., Wickes, B. T., Hirdes, D., Grin, B., Castner, D. G. Micropatterns of Chemisorbed Cell Adhesion-Repellent Films Using Oxygen Plasma Etching and Elastomeric Masks. Langmuir. 19, 4754-4764 (2003).
- Chen, C. S., Mrksich, M., Huang, S., Whitesides, G. M., Ingber, D. E. Geometric Control of Cell Life and Death. Science. 276, 1425-1428 (1997).
- Johansson, B. -. L., Larsson, A., Ocklind, A., Ohrlund, A. Characterization of Air Plasma-Treated Polymer Surfaces by ESCA and Contact Angle Measurements for Optimization of Surface Stability and Cell Growth. Journal of Applied Polymer Science. 86, 26185-26185 (2002).
- Murakami, T., Kuroda, S. -. i., Osawa, Z. Dynamics of Polymeric Solid Surfaces Treated with Oxygen Plasma: Effect of Aging Media after Plasma Treatment. Journal of Colloid and Interface Science. 202, 37-44 (1998).
- Strobel, M., Lyons, C. S., Mittal, K. L. . Plasma surface modification of polymers: Relevance to adhesion. , (1994).
- Xia, Y., Whitesides, G. M. Soft Lithography. Annual Review of Materials Science. 37, 550-575 (1998).
- Song, M., Uhrich, K. R. Optimal Micropattern Dimensions Enhance Neurite Outgrowth Rates, Lengths, and Orientations. Annals of Biomedical Engineering. 35, 1812-1820 (2007).
- Zhao, F., Wu, T., Lau, A., Jiang, T., Huang, Z., Wang, X. -. J. Nrf2 promotes neuronal cell differentiation. Free Radical Biology and Medicine. 47, 867-879 (2009).
- Ohl, A., Schroder, K. Plasma-induced chemical micropatterning for cell culturing applications: a brief review. Surface and Coatings Technology. 116-119, 820-830 (1999).
- van Kooten, T. G., Spijker, H. T., Busscher, H. J. Plasma-treated polystyrene surfaces: model surfaces for studying cell-biomaterial interactions. Biomaterials. 25, 1735-1747 (2004).
- Loesberg, W. A., te Riet, J., van Delft, F., Schön, P., Figdor, C. G., Speller, S. The threshold at which substrate nanogroove dimensions may influence fibroblast alignment and adhesion. Biomaterials. 28, 3944-3951 (2007).
