Cell patterning with magnetic manipulation

Abstract

Tissue engineering is a biomedical engineering field that provides solutions to restore, maintain, improve or replace tissues or whole organs. The main goal tissue engineering is to overcome the restrictions of existing treatments that are based on organ transplantation. Cells and biomaterials can be used to form functional tissues and organs. Actually, the goal is to produce structures that resemble and mimic the real tissues. One of the useful mimicking technique is cell patterning. Cell patterning is a technique that provides cell clusters are located at a proper position for function of tissues. Some of the patterning techniques uses cell adhesion ligands, optical tweezers, acoustic tweezers, dielectrophoresis and magnetic force. In addition to the advantages of all these techniques, there are also disadvantages. However, Magnetic force-based cell patterning techniques provide excellent advantages such as low adverse effects to cell. Magnetophoresis is one of the magnetic force-based cell patterning technique that forms cell patterns without labeling cells in a short time using the principle of movement of the cells to lower magnetic field region in a paramagnetic medium. In this study, a cell patterning system was used to form cell patterns via magnetophoresis. Results showed that cell patterns were formed in different shapes in a short time and they maintained integrity even if magnetic force was removed.

Doku mühendisliği dokuları ya da organları onarmak, korumak ya da iyileştirmek için çözümler sunan bir biyomedikal mühendislik alanıdır. Doku mühendisliğinin temel amacı organ nakline dayalı mevcut tedavilerin yetersiz kaldığı durumlarda çözüm sunmaktır. Bu bağlamda hücreler ve biyomalzemeler fonksiyonel doku ve organları oluşturmak için kullanılabilir. Asıl hedef gerçek dokulara benzeyen ve gerçek dokuları fonksiyonel anlamda taklit edebilecek yapılar üretmektir. Gerçek dokuları taklit eden yapılar üretilmesini sağlayan birçok doku mühendisliği tekniği vardır. Bu tekniklerden biri de hücre örüntüleme tekniğidir. Bu teknik, hücre kümelerinin dokuların işlevi için uygun bir konuma yerleştirilmesini sağlayan bir tekniktir. Hücre yapıştırma ligandları, optik cımbızlar, akustik cımbızlar, dielektroforez ve manyetik kuvvet kullanılarak hücre örüntüleme yapılabilir. Tüm bu tekniklerin avantajlarının yanı sıra dezavantajları da vardır. Buna karşın, manyetik kuvvet esaslı hücre modelleme teknikleri hücrelerde diğer tekniklerden düşük yan etkilere sebep olma gibi üstün avantajlar sağlar. Manyetoforez, hücrelerin paramanyetik bir ortamda düşük manyetik alana hareket etme prensibini kullanarak hücreleri etiketlemeden kısa sürede hücre örüntülerini oluşturan manyetik kuvvet esaslı bir modelleme tekniğidir. Bu çalışmada manyetoforez yoluyla hücre örüntüleri oluşturmak için bir hücre örüntüleme sistemi kullanılmıştır. Sonuçlar hücre örüntülerinin kısa sürede farklı şekillerde oluşturulabildiğini ve manyetik kuvvet kaldırılsa bile örüntülerin bütünlüğünü koruduğunu gösterdi.