具有高效率、高精度、单细胞的分辨率、多种细胞类型且维持细胞活性和功能打印的活体单细胞阵列的能力是进行细胞功能和异质性测试所必需的。现有的方法仍很难完全满足上述所有的要求。这里我们发明了一种独一无二的活细胞打印技术 ——单细胞雕版打印技术(Block-Cell-Printing),它可以便捷、精准、多重复用以及高通量的打印功能化的单细胞阵列。这种方法已经用于研究在单个细胞水平上进行大规模细胞功能筛选以及研究细胞异质性和细胞间通讯。这为未来打印眼部组织移植物,迈出了概念验证性的一步。
单细胞雕版设计、制作以及操作. (A)单细胞打印装置通常包含一块聚二甲基硅氧烷(PDMS)单细胞雕版和一个普通的聚苯乙烯(PS)细胞培养皿。(B)单细胞雕版显微镜图显示对称微流控通道以及微钩阵列。(C)扫描显微镜图显示清晰的微钩阵列及其大小。(D)微钩捕获流动单细胞示意图。(E)单细胞打印示意图以及对应的完整的打印过程的(F)单细胞打印显微镜图:(i) 单个细胞被钩子捕获, (ii) 原位细胞粘附, and (iii) 移去BloC模板 . E和F中的数值表示时间( minutes). 标尺为 50 μm。
高通量高精度打印的各种活单细胞阵列。(A)明场显微镜图显示微钩捕获的6×9单细胞阵列。(B)相差显微镜图显示打印的16×44单细胞阵列。(C)明场显微镜图以及对应的 (D) 荧光显微镜图显示打印的3×8单细胞阵列。打印后的单细胞阵列同时被活细胞染色试剂Calcein AM(绿色)和死细胞染色试剂EthD-1(红色)染色进行细胞活力鉴定。(E)相差显微镜图显示打印的30微米X30微米、 50微米X50微米以及90微米X90微米单细胞阵列。(F)相差显微镜图显示打印的5微米间距、10微米间距以及20微米间距单细胞对阵列。(G)相差显微镜图显示各种各样被打印的单细胞图,包括同心方,螺旋方、字母TMH、沙漏、笑脸以及丝带。所用细胞为乳腺癌细胞系SK-BR-3. 标尺为50 μm。