调节单细胞与OSTE微阱阵列之间的表面相互作用，用于增强单细胞操纵。

由 ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:08
文章英文标题
Tuning the Surface Interactions between Single Cells and an OSTE+ Microwell Array for Enhanced Single Cell Manipulation.
正文
从阵列微阱中回收感兴趣的单个细胞用于进一步的芯片外分析，在众多的生物学应用中至关重要。为此，人们发展了多种单细胞操控策略，其中光镊( OT )是一种独特的非接触式细胞检索方法，的非特异性粘附，其性能往往不理想。在本研究中，我们主要致力于改善微阱阵列的表面化学，以确保使用OT进行有效的单细胞操控。为此，在非化学计量的巯基-烯-环氧( OSTE )微阱阵列表面接枝了不同分子量的聚乙二醇( PEG )分子：PEG 360、PEG 500、PEG 2000，以及PEG Mix ( PEG 500和PEG 2000的等摩尔比)。接触角测量表明，PEG接枝过程导致表面能增加，至少稳定16周。接下来，通过在微阱内部注册细胞运动的存在和显示运动的细胞光学提升的效率来评价面包酵母( Saccharomyces cerevisiae )和人B细胞两种细胞类型对不同PEG处理表面的细胞黏附。对PEG 2000和PEG Mix接枝的表面得到了最优结果，两种细胞类型的平均运动分数均达到93 %以上，平均提升效率均达到96 %以上。将该微阱阵列与聚二甲基硅氧烷( PDMS )微流控通道集成后，PEG Mix对非种子细胞进行适当洗涤。我们通过操纵非反应性酵母细胞进行抗真菌治疗和表达表面IgG抗体的B细胞，进一步证明了该平台的广泛适用性。将优化后的微阱表面与连续微流控技术相结合，形成了一个功能强大、通用性强的微流控平台，可用于高通量的单细胞研究和靶细胞的检索。
文章内容（英文）
Retrieving single cells of interest from an array of microwells for further off-chip analysis is crucial in numerous biological applications. To this end, several single cell manipulation strategies have been developed, including optical tweezers (OT). OT represent a unique approach for contactless cell retrieval, but their performance is often suboptimal due to nonspecific cell adhesion to the microwell surface. In this study, we focused on improving the surface chemistry of microwell arrays to ensure efficient single cell manipulation using OT. For this purpose, the surface of an off-stoichiometry thiol-ene-epoxy (OSTE+) microwell array was grafted with polyethylene glycol (PEG) molecules with different molecular weights: PEG 360, PEG 500, PEG 2000, and a PEG Mix (an equimolar ratio of PEG 500 and PEG 2000). Contact angle measurements showed that the PEG grafting process resulted in an increased surface energy, which was stable for at least 16 weeks. Next, cell adhesion of two cell types, baker's yeast (Saccharomyces cerevisiae) and human B cells, to surfaces treated with different PEGs was evaluated by registering the presence of cellular motion inside microwells and the efficiency of optical lifting of cells that display motion. Optimal results were obtained for surfaces grafted with PEG 2000 and PEG Mix, reaching an average fraction of cells with motion of over 93% and an average lifting efficiency of over 96% for both cell types. Upon the integration of this microwell array with a polydimethylsiloxane (PDMS) microfluidic channel, PEG Mix resulted in proper washing of non-seeded cells. We further demonstrated the wide applicability of the platform by manipulating non-responding yeast cells to antifungal treatment and B cells expressing surface IgG antibodies. The combination of the optimized microwell surface with continuous microfluidics results in a powerful and versatile platform, allowing high-throughput single cell studies and retrieval of target cells for off-chip analysis.
来源出处
Journal|[J]ACS Applied Materials & InterfacesVolume 13, Issue 2. 2021. PP 2316-2326
DOI
https://doi.org/10.1021/ACSAMI.0C19657

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