Original title:
Zarovnání excitabilních buněk na multielektrodových polích
Translated title:
Patterning of excitable cells on multi-electrode arrays
Authors:
Slavík, Jan ; doc. RNDr. Petr. Skládal, CSc. (referee) ; Průcha,, Jaroslav (referee) ; Hubálek, Jaromír (advisor) Document type: Doctoral theses
Year:
2021
Language:
eng Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. CEITEC VUT Abstract:
[eng][cze]
Práce se zabývá zarovnáváním excitabilních buněk na multielektrodových polích. Nejprve bylo analyzováno zarovnávání excitabilních buněk. Byly použity embryonální neurony z hippocampusu potkanů a HL-1 buňky, které jsou odvozeny z AT-1 linie nádorových myších atriálních kardiomyocytů. Zarovnávání bylo testováno na drážkovaných površích a na površích s materiály s různou buněčnou afinitou. Bylo prokázáno, že na drážkových površích se ve směru drážek zarovnávají neurony i HL-1 buňky, ale na površích s různou chemickou affinitou se zarovnávají pouze neurony. Dále byly vyrobeny vlastní multielektrodová pole, na těchto multielektrodových polích byly kultivovány HL-1 buňky a byl změřen a analyzován akčních potenciál HL-1 buněk. Cílem bylo prokázat, že je možné měřit akční potenciál na vyrobených multielektrodových polích. Pro zarovnání buněk na multielektrodovém poli bylo vyrobeno speciální multieletrodové pole s uniformním povrchem. Toto multielektrodové pole je nazýváno planární multielektrodové pole. Planární multielektrodové pole bylo vyrobeno speciálním vyrobním procesem. Vrstvy planárního multielektrodového pole byly deponovány na pomocný substrát v opačném pořadí. Pomocný substrátem pro depozici byla křemíková deska, na který byla nadeponována další pomocná vrstva zlata. Horní izolační vrstva planárního multielektrodové pole byla deponována jako první a nejspodnější vrstva substrátu byla nadeponována jako poslední. Planární multielektrodové pole i s pomocnou zlatou vrstvou bylo strhnuto s křemíku díky nízké adhezi zlata ke křemíku a planární multielektrodové pole se otočilo vzhůru nohama. Pomocná zlatá vrstva byla odstraněna mokrým leptadlem a tím bylo planární multielektrodové pole dokončeno. Na planárním multielektrodovém poli byly zarovnány HL-1 buňky do pruhů chemickou metodou pomocí kombinace otisku adhezní látky a následným potažení neotisklých ploch anti-adhezní látkou. Elektrofyziologické vlastnosti zarovnaných HL-1 buněk byly změřeny pomocí planárního multielektrodového pole. Tímto experimentem byla představena výrobní technologie pro výrobu planárních multielektrodových polí a toto planární multielektrodové pole bylo úspěšně testováno pro zarovnání HL-1 buněk na jeho povrchu kombinací otisku adhezní látky a potahování antiadhezivním činidlem.
The work deals with the alignment of excitable cells on multielectrode arrays. First, the alignment of excitable cells was analyzed. Embryonic neurons from rat hippocampus and HL-1 cells, which are derived from the AT-1 line of tumor mouse atrial cardiomyocytes, were used. Alignment was tested on ridged surfaces and on surfaces with materials with different cellular affinities. It was demonstrated, that both neurons and HL-1 cells aligned in direction of ridges on ridges surface, but only neurons aligned on surface with different chemical affinity. Further, own multielectrode arrays were made, the HL-1 cells were cultured on the multielectrode arrays, and the action potentials of the HL-1 cells were measured and analyzed. The aim was to prove that it is possible to measure the action potential on the fabricated multi-electrode arrays. A special multielectrode array with a uniform surface was made to align cells on a multielectrode array. This multielectrode array is called a planar multielectrode array. The planar multielectrode arrays were made by a special fabrication process. The layers of the planar multielectrode array were deposited on the sacrificial substrate in the reverse order. The sacrificial substrate for deposition was silicon wafer on which was deposited another sacrificial layer from gold. The upper insulating layer of planar multielectrode array was deposited first and the lowest substrate layer was deposited last. Then the planar multielectrode array with the sacrificial gold layer was peeled off from silicon due to the low adhesion of gold to silicon and planar multielectrode array turned upside down. The sacrificial gold layer was removed by a wet etchant and planar multielectrode array was finished. On a planar multielectrode array, the HL-1 cells were patterned into strips by a chemical method using a combination of microprinting of an adhesive agent and subsequent coating by an anti-adhesive agent of not microprinted areas. The electrophysiological properties of aligned HL-1 cells were measured using the planar multielectrode array. By this experiment, it was introduced fabrication technology for fabrication of planar multielectrode arrays and the planar multielectrode array was successfully tested for HL-1 cells alignment on its surface by combination of microprinting of an adhesive agent and anti-adhesive agent coating.
Keywords:
adhezní; antiadhezní; buněčné zarovnávání; HL-1 buňky; multielektrodové pole; neurony; razítková metoda; adhesive; anti-adhesive; cells alignment; HL-1 cells; microprinting; multielectrode array; neurons
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/196858
guest ::
