利用磁性-阿基米德策略进行细胞图案化

细胞图案化是一种直观且强大的单细胞研究技术。本研究旨在介绍一种多功能、操作简便且成本低廉的细胞图案化方法，该方法可在大多数生物医学实验室中复制。与其他方法相比，本方案无需特殊的技能和设备。

此外，该方法在无墨、无标记、不受基底限制以及可实现高通量图案化等方面具有显著优势。该实验方案仅需两种易得且成本低廉的材料：磁铁和基于钆的对比剂。基于磁性的细胞图案化技术为多种实验的初始步骤提供了便捷的解决方案，包括细胞迁移、仿生多细胞共培养、类器官组装、生物材料研究等。

首先，选择扁平的矩形磁铁以组装用于条带图案的磁铁组。将两毫米厚的硅胶板切割成尺寸为 2 × 8 × 30 毫米的矩形。然后将矩形磁铁和硅胶板逐层组装。

对于点阵图案，组装微型圆柱形磁铁，确保每组磁铁由36个圆柱形磁铁以六乘六的网格排列组成。制备细胞培养装置时，使用打孔器在2毫米厚的硅胶板上创建一个一厘米乘一厘米的方形孔。沿孔边缘修整硅胶板，制作成一个孔位于中心的圆形模具。

灭菌时，将模具放入超声波清洗器中，先用纯水超声处理10分钟，然后更换为75%乙醇继续超声处理10分钟。

将模具置于65摄氏度的灭菌箱中干燥60分钟。接着，将已灭菌的硅胶模具固定在直径25毫米的圆形玻璃细胞载片上，并轻轻按压模具，使硅胶与玻璃粘附。将磁铁组件放置于6孔板上，并将细胞培养装置置于磁铁组件上方。

为制备30毫摩尔的Gd-DTPA注射溶液，将30微升Gd-DTPA与470微升完全细胞培养基混合。为形成细胞图案，将HUVEC悬液在200×g下离心5分钟，并用含Gd-DTPA的培养基重悬沉淀。细胞计数后，使用含Gd-DTPA的培养基将细胞密度调整至约2×10⁵个细胞/毫升。

轻轻混匀细胞悬液，并取 200 微升加入细胞培养模具的腔室中，使液面充满至边缘。将培养板孵育 3 至 6 小时，直至细胞贴附于基质。孵育结束后，将含 Gd-DTPA 的培养基更换为完全培养基，并将细胞培养装置从磁铁组件中取出。

为了准备用于条纹状细胞图案化的细胞培养装置，将装置中的厚硅胶板替换为薄板。按照之前演示的方法对第一种细胞进行图案化后，将细胞培养装置从下方磁铁位置向右移动一毫米。对第二种细胞采用相同的图案化步骤，并将第三个细胞培养装置从下方磁铁位置向右移动一毫米。

按照所示方法对第三种细胞进行图案化。完成所有类型细胞的图案化后，用200微升PBS洗涤载玻片两次。最后，将PBS替换为完全细胞培养基。

对经Gd-DTPA处理12小时的HUVECs进行的活力检测显示，除50毫摩尔Gd-DTPA组出现统计学差异外，细胞活力未见显著下降，但仍保持约90%的存活率。在多类型细胞图案化中，形成了并列条纹和同心圆点阵的三部分细胞图案。