Sequential and Switchable Patterning for Studying Cellular Processes under Spatiotemporal Control.
Sequential and Switchable Patterning for Studying Cellular Processes under Spatiotemporal Control.
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DOI：
10.1021/acsami.1c09850
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发表时间：
2021-08-04
影响因子：
9.5
通讯作者：
Zahler, Stefan
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zisis, Themistoklis;Schwarz, Jan;Balles, Miriam;Kretschmer, Maibritt;Nemethova, Maria;Chait, Remy;Hauschild, Robert;Lange, Janina;Guet, Calin;Sixt, Michael;Zahler, Stefan
粘附分子在细胞培养表面上的附着以限制细胞粘附到限定的区域和形状对于体外研究的进展至关重要。在目前现有的图案化方法中，图案特性（例如稳定性、精确度、特异性、高通量结果和时空控制）的组合是高度期望的，但实现起来具有挑战性。在这里，我们介绍了一种通用的和高通量的共价光固定化技术，包括光剂量依赖的图案化步骤和随后的功能化的图案通过点击化学。这个两步过程在任意表面上都是可行的，并且可以生成可持续的图案和梯度。该方法在不同的生物系统中通过在细胞排斥性表面上图案化粘合剂配体来验证，从而限制细胞生长和迁移到指定区域。然后，我们通过添加第二个可切换的图案化步骤来实现顺序的图案化方法，从而允许对两个不同的表面图案进行时空控制。作为一个概念的证明，我们重建血管生成过程中的尖端/柄细胞开关的动力学。我们的研究结果表明，时空控制提供了我们的“顺序的multicatterning”系统是必不可少的模仿动态的生物过程，我们的创新方法具有巨大的潜力，在细胞科学中的进一步应用。
Attachment of adhesive molecules on cell culture surfaces to restrict cell adhesion to defined areas and shapes has been vital for the progress of in vitro research. In currently existing patterning methods, a combination of pattern properties such as stability, precision, specificity, high-throughput outcome, and spatiotemporal control is highly desirable but challenging to achieve. Here, we introduce a versatile and high-throughput covalent photoimmobilization technique, comprising a light-dose-dependent patterning step and a subsequent functionalization of the pattern via click chemistry. This two-step process is feasible on arbitrary surfaces and allows for generation of sustainable patterns and gradients. The method is validated in different biological systems by patterning adhesive ligands on cell-repellent surfaces, thereby constraining the growth and migration of cells to the designated areas. We then implement a sequential photopatterning approach by adding a second switchable patterning step, allowing for spatiotemporal control over two distinct surface patterns. As a proof of concept, we reconstruct the dynamics of the tip/stalk cell switch during angiogenesis. Our results show that the spatiotemporal control provided by our “sequential photopatterning” system is essential for mimicking dynamic biological processes and that our innovative approach has great potential for further applications in cell science.
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影响因子：
46.2
作者：
Jewett JC;Bertozzi CR
通讯作者：
Bertozzi CR
影响因子：
14
作者：
Bellis, Susan L.
通讯作者：
Bellis, Susan L.
影响因子：
56.9
作者：
Behrndt, Martin;Salbreux, Guillaume;Heisenberg, Carl-Philipp
通讯作者：
Heisenberg, Carl-Philipp
影响因子：
2.7
作者：
Kurz, H;Gartner, T;Christ, B
通讯作者：
Christ, B
DOI：
10.1083/jcb.200810041
发表时间：
2009-02-23
期刊：
The Journal of cell biology
影响因子：
--
作者：
Doyle AD;Wang FW;Matsumoto K;Yamada KM
通讯作者：
Yamada KM