專利名稱：將多種細(xì)胞排列于同一平面并對(duì)其進(jìn)行操控的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域的將多種細(xì)胞排列于同一平面并對(duì)其進(jìn)行操控的裝置
及方法。
背景技術(shù)：
將多種細(xì)胞精確排列在同一平面，不僅在基礎(chǔ)生物學(xué)，如細(xì)胞遷移和細(xì)胞相互作
用的研究中有著廣泛作用，更為組織工程和藥物篩選等研究提供了平臺(tái)?？茖W(xué)家已經(jīng)研究 出了一些相關(guān)方法 例如文獻(xiàn)1 :Chui， D. T. et al. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2000， 97， (6)，
2408-2413中，哈佛大學(xué)Whitesides小組，使用具有三維結(jié)構(gòu)的PDMS微流管道，在同一表面 排列多種細(xì)胞。這種方法首先制被具有三維結(jié)構(gòu)的PDMS "印章"，將"印章"與用來(lái)培養(yǎng)細(xì) 胞的基底結(jié)合后，向微流管道內(nèi)通入不同種的細(xì)胞，這樣細(xì)胞會(huì)被三維的微流管道輸送到 基底的不同位置，等過(guò)一段時(shí)間細(xì)胞貼壁后，在基底就出現(xiàn)了設(shè)計(jì)好的多種細(xì)胞的陣列圖 案。但是，如果在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中將具有三維結(jié)構(gòu)的PDMS "印章"拿開(kāi)，基底的細(xì)胞就會(huì)自由爬 動(dòng)，也就使得局限細(xì)胞的圖案被破壞。另一方面，如果不去掉"印章"，不同種細(xì)胞就被分別 局限在不同管道中，沒(méi)有相互作用，不利于進(jìn)一步研究細(xì)胞間相互作用。此外，此方法還需 要制備復(fù)雜的三維微流管道，并不易于實(shí)現(xiàn)。 文獻(xiàn)2 :Yong Li. et al. Angew. Chemi. Int. Ed. 2007,46， 1094-1096中，我們小組利
用微流和自組裝單層膜技術(shù)，一定程度上解決了文獻(xiàn)l中的問(wèn)題。即利用以聚乙二醇結(jié)尾
的硫醇分子在金片表面形成的自組裝單層膜制備抗拒細(xì)胞黏附的惰性表面作為基底，然后 利用帶有微流管道的"印章"核電化學(xué)方法使部分表面能夠黏附細(xì)胞，這樣就將多種細(xì)胞排 列在金片表面。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于既可以控制細(xì)胞位置，又可以隨時(shí)通過(guò)電化學(xué)方法控 制其遷移。但是，此方法只能將細(xì)胞排列于金片表面，而金片沒(méi)有彈性，并且金片對(duì)熒光的 吸收作用和其昂貴的價(jià)格使得其應(yīng)用受到了限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于建立將多種細(xì)胞精確排列于同一平面，并能夠?qū)ζ溥M(jìn)行操作的裝 置和方法，以便為進(jìn)一步研究細(xì)胞間相互作用以及藥物篩選等提供工具。
本發(fā)明的目的是通過(guò)如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 本發(fā)明提供的將多種細(xì)胞排列于同一平面并對(duì)細(xì)胞進(jìn)行操控的裝置，其包括
—基底；該基底為玻璃平片、平片培養(yǎng)皿、聚碳酸酯平片、聚甲基丙烯酸甲酯平或 金屬平片； —位于所述基底上表面上的具有微孔洞陣列的厚度為10 500微米的薄膜；所述 微孔洞陣列中的孔洞為上下通透的通孔，其橫截面積為1000平方微米 1平方毫米，孔洞 孔壁間間隔為50 1000微米； —下表面緊密貼覆于所述具有至少一組微孔洞陣列的薄膜上的下表面上具有至少一組微凹槽單元的聚二甲基硅氧烷印章； 所述聚二甲基硅氧烷印章的微凹槽單元包括 —條中間微凹槽； 位于所述中間微凹槽左側(cè)的N條左側(cè)微凹槽；
位于所述中間微凹槽右側(cè)的M條右側(cè)微凹槽； 所述左側(cè)微凹槽和右側(cè)微凹槽的中間段與所述中間微凹槽平行；所述左側(cè)微凹槽
和右側(cè)微凹槽的中間段之外的兩端段向遠(yuǎn)離所述中間微凹槽的方向傾斜； 所述中間微凹槽、左側(cè)微凹槽和右側(cè)微凹槽的槽端處分別設(shè)有與相應(yīng)凹槽相通的
垂向通孔；所述中間微凹槽、左側(cè)微凹槽和右側(cè)微凹槽的寬度均為50 2000，長(zhǎng)度為1 2
厘米；相鄰兩凹槽槽壁間為50 1000微米；所述N和M均為1 10 ; 所述薄膜上的孔洞分別位于所述聚二甲基硅氧烷印章的微凹槽內(nèi)。 所述的薄膜的上表面修飾有抗拒細(xì)胞的黏附的聚乙二醇PEG結(jié)尾的硅烷層。 所述聚乙二醇PEG結(jié)尾的硅烷層為 (CH3CH20) 3Si (CH2) 3HNC00 (CH2CH20) 16CH3層。 本發(fā)明提供的將多種細(xì)胞排列于同一平面并對(duì)細(xì)胞進(jìn)行操控的方法，其步驟如 下 1)制備聚二甲基硅氧烷印章； 所制備的聚二甲基硅氧烷印章為一下表面上具有至少一組微凹槽單元的聚二甲 基硅氧烷印章； 所述微凹槽單元包括一條中間微凹槽；
位于所述中間微凹槽左側(cè)的N條左側(cè)微凹槽；
位于所述中間微凹槽右側(cè)的M條右側(cè)微凹槽； 所述左側(cè)微凹槽和右側(cè)微凹槽的中間段與所述中間微凹槽平行；所述左側(cè)微凹槽 和右側(cè)微凹槽的中間段之外的兩端段向遠(yuǎn)離所述中間微凹槽的方向傾斜；
中間微凹槽、所述左側(cè)微凹槽和右側(cè)微凹槽的槽端處設(shè)有與相應(yīng)凹槽相同的通 孔；中間微凹槽、所述左側(cè)微凹槽和右側(cè)微凹槽的寬度均為50 2000，長(zhǎng)度為1 2厘米； 相鄰量凹槽槽壁間為50 1000微米；所述N和M均為1 10條； 2)使用光刻技術(shù)，在一硅片上制備具有至少一組凸型微柱子單元；該凸型微柱子 單元由不同尺寸和不同間隔的微柱子陣列組成，所述微柱子的橫截面形狀為圓形，三角形、 四邊形或多邊形，橫截面積在1000平方微米 1平方毫米之間，高度為50 200微米；所 述微柱子之間的橫向間隔在50 1000微米之間； 3)將未固化的聚二亞甲基硅氧烷液體鋪展在步驟2)所述硅片表面上，然后用旋 轉(zhuǎn)甩膠機(jī)旋轉(zhuǎn)甩膠，之后再將硅片放入烘箱烘烤固化。固化后，將硅片上固化的聚二亞甲基 硅氧烷薄膜揭掉，制得具有至少一組微孔洞陣列的聚二亞甲基硅氧烷薄膜，所述聚二亞甲 基硅氧烷薄膜的微孔洞陣列的孔洞為上下通透的通孔； 4)將步驟3)的聚二亞甲基硅氧烷薄膜鋪展在洗干凈的基底上，基底為玻璃平片、 平片培養(yǎng)皿、聚碳酸酯平片、聚甲基丙烯酸甲酯平或金屬平片； 將步驟l)的聚二甲基硅氧烷印章下表面貼附在鋪有聚二亞甲基硅氧烷薄膜的基 底上，并使所述聚二亞甲基硅氧烷薄膜上的孔洞分別位于所述聚二甲基硅氧烷印章的凹槽內(nèi)；形成以基底為底面的封閉微流通管道陣列，制得將多種細(xì)胞排列于同一平面并對(duì)細(xì)胞 進(jìn)行操控的裝置； 5)將上述裝置進(jìn)行消毒，并用PBS磷酸鹽緩沖液清洗，然后在封閉微流通管道陣 列的封閉微流通管道內(nèi)通入含有胞外基質(zhì)蛋白的PBS緩沖液，孵育1 12小時(shí)；
6)制備不同種類的細(xì)胞密度為106個(gè)/ml的粘附細(xì)胞懸浮溶液，將制得的不同種 類細(xì)胞懸浮溶液通入相應(yīng)的封閉微流通管道中，再放入細(xì)胞培養(yǎng)箱，在37t:，體積濃度5% 的二氧化碳條件下，進(jìn)行培養(yǎng)至細(xì)胞貼壁； 7)去掉聚二甲基硅氧烷印章，實(shí)現(xiàn)多種細(xì)胞排列于同一平面的共培養(yǎng)； 再揭掉聚二亞甲基硅氧烷薄膜，實(shí)現(xiàn)排列于同一平面共培養(yǎng)的多種細(xì)胞的自由遷移。 所述聚二亞甲基硅氧烷薄膜上表面修飾有抗拒細(xì)胞的黏附的聚乙二醇PEG結(jié)尾
的硅烷層；其方法為將濃鹽酸溶液稀釋1000倍，并以之為溶液，配制體積濃度1%的硅烷
溶液，再將薄膜進(jìn)行等離子氧化處理1 5分鐘后，浸入配制好的硅烷溶液，并以50 80
攝氏度烘烤2 12小時(shí)；之后取出薄膜，并用酒精清洗并晾干。 所述聚乙二醇PEG結(jié)尾的硅烷層為 (CH3CH20) 3Si (CH2) 3HNCOO (CH2CH20) 16CH3層。 所述胞外基質(zhì)蛋白為纖維結(jié)合蛋白、膠原蛋白或?qū)诱尺B蛋白。 本發(fā)明提供的將多種細(xì)胞排列于同一平面并對(duì)其進(jìn)行操控的裝置及方法，首先是 將有微孔陣列的PDMS薄膜鋪展在基底，再利用pdms的微流管道，使多種細(xì)胞有序黏附在微 流道陣列中，并可以根據(jù)需要選擇使用是否經(jīng)過(guò)硅烷化的薄膜，來(lái)達(dá)到薄膜上層是否黏附 細(xì)胞的目的。揭去上層PDMS管道，實(shí)現(xiàn)多種細(xì)胞共培養(yǎng)，但微井內(nèi)的細(xì)胞由于微流道的限 制而不能自由移動(dòng)，再揭去Pdms薄膜，微井內(nèi)的細(xì)胞則脫離束縛，可以自由地遷移。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于 1、本發(fā)明使用微流技術(shù)和有微孔的薄膜，將不同種細(xì)胞精確地排列在幾乎任何平
坦基底上，既可以控制其位置，又可以操縱其遷移，這是目前技術(shù)所不能達(dá)到的。 2、本發(fā)明可以在同一表面很小范圍內(nèi)排列多種細(xì)胞，為高通量的藥物篩選提供了
新的途徑。 3、本發(fā)明在表面精確排列多種細(xì)胞，細(xì)胞密度、細(xì)胞間的距離都可以精確調(diào)控。在 揭去薄膜后，細(xì)胞自由爬動(dòng)，這也為研究細(xì)胞生物學(xué)的基本問(wèn)題細(xì)胞間相互作用以及與之 相關(guān)的疾病研究如腫瘤的形成和遷移提供了平臺(tái)。


圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明裝置拆分示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1和圖2分別為本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖和拆分示意圖；由圖可知本發(fā)明的 將多種細(xì)胞排列于同一平面并對(duì)細(xì)胞進(jìn)行操控的裝置，包括 —基底1 ;該基底1為玻璃平片、平片培養(yǎng)皿、聚碳酸酯平片、聚甲基丙烯酸甲酯平
6或金屬平片； —位于所述基底1上表面上的具有至少一組微孔洞陣列的厚度為10 500微米 的薄膜2 ;所述微孔洞陣列中的孔洞21為上下通透的通孔，其直徑為50 1000微米，孔洞 21孔壁間間隔為50 1000微米； —下表面緊密貼覆于所述具有微孔洞陣列的薄膜2上的下表面上具有至少一組
微凹槽單元的聚二甲基硅氧烷印章3 ; 所述聚二甲基硅氧烷印章3的微凹槽單元包括 —條中間微凹槽32; 位于所述中間微凹槽左側(cè)的N條左側(cè)微凹槽31 ;
位于所述中間微凹槽右側(cè)的M條右側(cè)微凹槽33 ; 所述左側(cè)微凹槽和右側(cè)微凹槽的中間段與所述中間微凹槽平行；所述左側(cè)微凹槽
和右側(cè)微凹槽的中間段之外的兩端段向遠(yuǎn)離所述中間微凹槽的方向傾斜； 所述中間微凹槽、左側(cè)微凹槽和右側(cè)微凹槽的槽端處設(shè)有與相應(yīng)凹槽相通的垂向
通孔34 ;所述中間微凹槽、左側(cè)微凹槽和右側(cè)微凹槽的寬度均為50 2000，長(zhǎng)度為1 2
厘米；相鄰兩凹槽槽壁間為50 1000微米；所述N和M均為1 10 ; 所述薄膜2上的孔洞21分別位于所述聚二甲基硅氧烷印章的微凹槽內(nèi)。 所述的薄膜2的上表面修飾有抗拒細(xì)胞的黏附的聚乙二醇PEG結(jié)尾的硅烷層。 所述聚乙二醇PEG結(jié)尾的硅烷層為 (CH3CH20) 3Si (CH2) 3HNC00 (CH2CH20) 16CH3層。 實(shí)施例1 1)制備聚二甲基硅氧烷印章 使用光刻技術(shù)在一硅片上制備至少一組凸型線型微結(jié)構(gòu)單元(本實(shí)施例圖1所 示的三條凸型線)，首先用作圖軟件L-edit設(shè)計(jì)出所要圖形三條凸型線條帶(位于中間 位置的中間凸型線條帶，和分別位于該中間凸型線條帶兩側(cè)的側(cè)凸型線條帶)，所述凸型線 條帶長(zhǎng)度均為1.2厘米，所述兩側(cè)凸型線條帶的中間段分別與中間凸型線條帶平行，所述 兩側(cè)凸型線條帶的中間段之外的兩端段向遠(yuǎn)離所述中間凸型線條帶的方向傾斜，(長(zhǎng)度為 0.5厘米，此長(zhǎng)度為誰(shuí)的？)，兩凸型線條帶之間間隔為200微米，每條凸型線條帶寬度均為 400微米; 用上述具有凸型線型微結(jié)構(gòu)單元的硅片作模板進(jìn)行翻膜，制得聚二甲基硅氧烷印 章，該聚二甲基硅氧烷印章具有一組微凹槽單元，所述微凹槽單元包括
—條中間微凹槽； 位于所述中間微凹槽左側(cè)的1條左側(cè)微凹槽；
位于所述中間微凹槽右側(cè)的1條右側(cè)微凹槽； 所述左側(cè)微凹槽和右側(cè)微凹槽的中間段與所述中間微凹槽平行；所述左側(cè)微凹槽
和右側(cè)微凹槽的中間段之外的兩端段向遠(yuǎn)離所述中間微凹槽的方向傾斜； 所述中間微凹槽、左側(cè)微凹槽和右側(cè)微凹槽的槽端處設(shè)有與相應(yīng)凹槽相通的垂向
通孔；所述中間微凹槽、左側(cè)微凹槽和右側(cè)微凹槽的寬度均為50 2000，長(zhǎng)度為1 2厘
米；相鄰兩凹槽槽壁間為50 1000微米；(具體尺寸根據(jù)該實(shí)施例填寫！) 2)使用光刻技術(shù)，在一硅片上制備具有至少一組(3列，每列IO根微柱子)凸型微柱子；該凸型微柱子橫截面形狀為圓形，其直徑為300微米，高度為100微米；所述微柱子 之間的橫向間隔為300微米； 將未固化的聚二亞甲基硅氧烷液體鋪展在步驟2)所述硅片表面上，然后用旋轉(zhuǎn) 甩膠機(jī)以4000轉(zhuǎn)每分鐘的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)硅片50秒，之后再將硅片放入80攝氏度烘箱烘烤2小 時(shí)后，取出硅片，將硅片上固化的聚二亞甲基硅氧烷薄膜揭掉，制得具有微孔洞陣列的聚二 亞甲基硅氧烷薄膜，所述聚二亞甲基硅氧烷薄膜的微孔洞陣列的孔洞21為通孔；
將制得的聚二亞甲基硅氧烷薄膜鋪展在洗干凈的基底上，基底為玻璃平片；
3)將步驟1)的聚二甲基硅氧烷印章下表面貼附在鋪有聚二亞甲基硅氧烷薄膜的 基底上，并使所述聚二亞甲基硅氧烷薄膜上的孔洞21分別位于所述聚二甲基硅氧烷印章 的凹槽內(nèi)；形成以基底為底面的封閉微流通管道陣列，制得將多種細(xì)胞排列于同一平面并 對(duì)細(xì)胞進(jìn)行操控的裝置； 4)使用75%酒精對(duì)步驟4)得到的裝置消毒并使用磷酸鹽緩沖液PBS沖洗，再在 管道內(nèi)孵育胞外基質(zhì)蛋白3小時(shí)； 5)制備兩種不同細(xì)胞的懸浮液MDCK和4T1，密度均為106個(gè)/ml，然后將MDCK的 細(xì)胞懸液通入左側(cè)微凹槽形成左側(cè)微流道和右側(cè)微凹槽形成右側(cè)微流道，4T1的通入中間 微凹槽形成中間微流道。將裝置放入培養(yǎng)箱，保持二氧化碳5% (體積濃度)，溫度37攝氏 度，培養(yǎng)兩小時(shí)，等細(xì)胞黏附在表面后，揭掉PDMS印章，實(shí)現(xiàn)多細(xì)胞共培養(yǎng)；
6)揭掉PDMS薄膜，就可以使兩種細(xì)胞自由遷移，以研究細(xì)胞間的相互作用；
同樣的方法和步驟可以得到多種細(xì)胞的共培養(yǎng)并研究多種細(xì)胞的相互作用。請(qǐng)參 照我修改的實(shí)施例l，對(duì)下面2個(gè)實(shí)施例進(jìn)行修改，之后就應(yīng)該差不多了 ！
實(shí)施例2、 1)使用光刻技術(shù)在硅片上制備出至少一組凸型線型微結(jié)構(gòu)單元，首先用作圖軟件
L-edit設(shè)計(jì)出所要圖形三條并排的凸型線和具有圓形陣列凸現(xiàn)型結(jié)構(gòu)，三條凸條帶長(zhǎng)度
在1. 2厘米，外側(cè)兩條末端向外傾斜，長(zhǎng)度為0. 5厘米，中間部分平行，互相之間間隔為200
微米，每條寬度均為400微米。圓形微柱子陣列為三列，直徑為300微米，高100微米，每列
十個(gè)微柱子，每列之間間隔均為300微米，每列中柱子間隔也為300微米。 2)用聚二亞甲基硅氧烷(PDMS)對(duì)步驟1)得到的凸型線型微結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行翻膜，
得到一與上述微結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的、具有凹型圖案的PDMS印章。 3)將未聚合的聚二亞甲基硅氧烷(P匿S)鋪展在步驟1)所得到的微柱子陣列上， 經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)涂膠之后，再利用烘箱將其固化，最后再將PDMS揭掉，就得到帶有微孔洞陣列的薄膜。 4)將步驟3)得到的薄膜硅烷化。先將薄膜放入等離子體清洗器內(nèi)氧化3分鐘，取 出后放入1%的硅烷溶液(體積比)中，恒溫60攝氏度過(guò)夜。然后將薄膜取出，并用酒精沖 洗晾干 5)將步驟4)得到的PDMS薄膜鋪展貼附在洗好的玻璃片上，再將步驟2)得到的 PDMS印章帶有凹槽的一面朝下，凹槽與孔陣列對(duì)其貼附在PDMS薄膜上，形成封閉的微流管 道 6)使用75%酒精對(duì)步驟4)得到的裝置消毒并使用磷酸鹽緩沖液PBS沖洗，再在 管道內(nèi)孵育胞外基質(zhì)蛋白3小時(shí)。
8
7)制備兩種不同細(xì)胞的懸浮液MDCK和4T1，密度均為1(f個(gè)/ml，然后將MDCK的細(xì) 胞懸液通入第一和第三管道，4T1的通入第二管道。將裝置放入培養(yǎng)箱，保持二氧化碳5% (體積濃度)，溫度37攝氏度，培養(yǎng)兩小時(shí)。細(xì)胞只能黏附在微孔洞所暴露出的基底上，揭 掉PDMS印章，實(shí)現(xiàn)多細(xì)胞共培養(yǎng)。 8)揭掉PDMS薄膜，就可以使多種細(xì)胞自由遷移，以此研究細(xì)胞間的相互作用。
同樣的方法和步驟可以得到多種細(xì)胞的共培養(yǎng)并研究多種細(xì)胞的相互作用。
實(shí)施例3、 1)使用光刻技術(shù)在硅片上制備出至少一組凸型線型微結(jié)構(gòu)單元，首先用作圖軟件 L-edit設(shè)計(jì)出所要圖形三條并排的凸型線和具有圓形陣列凸現(xiàn)型結(jié)構(gòu)，三條凸條帶長(zhǎng)度 在1. 2厘米，外側(cè)兩條末端向外傾斜，長(zhǎng)度為0. 5厘米，中間部分平行，互相之間間隔為200 微米，第一二條寬度均為400微米，第三條寬度為l毫米。圓形微柱子陣列為三列，直徑為 300微米，高100微米，每列四個(gè)微柱子，如圖2所示，每列之間間隔均為300微米，柱子間隔 也為300微米，第三列前兩個(gè)柱子與第二列間隔300微米，后兩個(gè)柱子于第二列間隔500微 米。 2)用聚二亞甲基硅氧烷(PDMS)對(duì)步驟1)得到的凸型線型微結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行翻膜， 得到一與上述微結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的、具有凹型圖案的PDMS印章。 3)將未聚合的聚二亞甲基硅氧烷(P匿S)鋪展在步驟1)所得到的微柱子陣列上， 經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)涂膠之后，再利用烘箱將其固化，最后再將PDMS揭掉，就得到帶有微孔洞陣列的薄膜。 4)將步驟3)得到的薄膜硅烷化。先將薄膜放入等離子體清洗器內(nèi)氧化3分鐘，取 出后放入1%的硅烷溶液(體積比)中，恒溫60攝氏度過(guò)夜。然后將薄膜取出，并用酒精沖 洗晾干 5)將步驟4)得到的PDMS薄膜鋪展貼附在洗好的玻璃片上，再將步驟2)得到的 PDMS印章帶有凹槽的一面朝下，凹槽與孔陣列對(duì)其貼附在PDMS薄膜上，形成封閉的微流管 道 6)使用75%酒精對(duì)步驟4)得到的裝置消毒并使用磷酸鹽緩沖液PBS沖洗，再在 管道內(nèi)孵育胞外基質(zhì)蛋白3小時(shí)。 7)制備兩種不同細(xì)胞的懸浮液MDCK和4T1，密度均為1(f個(gè)/ml，然后將MDCK的細(xì) 胞懸液通入第一和第三管道，4T1的通入第二管道。將裝置放入培養(yǎng)箱，保持二氧化碳5% (體積濃度)，溫度37攝氏度，培養(yǎng)兩小時(shí)。細(xì)胞只能黏附在微孔洞所暴露出的基底上，揭 掉PDMS印章，實(shí)現(xiàn)多細(xì)胞共培養(yǎng)。 8)揭掉PDMS薄膜，就可以使多種細(xì)胞自由遷移，以此研究細(xì)胞間的相互作用。
同樣的方法和步驟可以得到多種細(xì)胞的共培養(yǎng)并研究多種細(xì)胞的相互作用。
權(quán)利要求
一種將多種細(xì)胞排列于同一平面并對(duì)細(xì)胞進(jìn)行操控的裝置，其包括一基底；該基底為玻璃平片、平片培養(yǎng)皿、聚碳酸酯平片、聚甲基丙烯酸甲酯平或金屬平片；一位于所述基底上表面上的具有至少一組微孔洞陣列的厚度為10～500微米的薄膜；所述微孔洞陣列中的孔洞為上下通透的通孔，其橫截面積為1000平方微米～1平方毫米，孔洞孔壁間間隔為50～1000微米；一下表面緊密貼覆于所述具有微孔洞陣列的薄膜上的下表面上具有至少一組微凹槽單元的聚二甲基硅氧烷印章；所述聚二甲基硅氧烷印章的微凹槽單元包括一條中間微凹槽；位于所述中間微凹槽左側(cè)的N條左側(cè)微凹槽；位于所述中間微凹槽右側(cè)的M條右側(cè)微凹槽；所述左側(cè)微凹槽和右側(cè)微凹槽的中間段與所述中間微凹槽平行；所述左側(cè)微凹槽和右側(cè)微凹槽的中間段之外的兩端段向遠(yuǎn)離所述中間微凹槽的方向傾斜；所述中間微凹槽、左側(cè)微凹槽和右側(cè)微凹槽的槽端處分別設(shè)有與相應(yīng)凹槽相通的垂向通孔；所述中間微凹槽、左側(cè)微凹槽和右側(cè)微凹槽的寬度均為50～2000，長(zhǎng)度為1～2厘米；相鄰兩凹槽槽壁間為50～1000微米；所述N和M均為1～10；所述薄膜上的孔洞分別位于所述聚二甲基硅氧烷印章的微凹槽內(nèi)。
2. 按權(quán)利要求1所述的將多種細(xì)胞排列于同一平面并對(duì)細(xì)胞進(jìn)行操控的裝置，其特征 在于，所述的薄膜的上表面修飾有抗拒細(xì)胞的黏附的聚乙二醇PEG結(jié)尾的硅烷層。
3. 按權(quán)利要求2所述的將多種細(xì)胞排列于同一平面并對(duì)細(xì)胞進(jìn)行操控的裝置，其特征 在于，所述聚乙二醇PEG結(jié)尾的硅烷層為(CH3CH20) 3Si (CH2) 3HNCOO (CH2CH20) 16CH3層。
4. 一種將多種細(xì)胞排列于同一平面并對(duì)細(xì)胞進(jìn)行操控的方法，其步驟如下1) 制備聚二甲基硅氧烷印章；所制備的聚二甲基硅氧烷印章為一下表面上具有至少一組微凹槽單元的聚二甲基硅 氧烷印章；所述微凹槽單元包括一條中間微凹槽； 位于所述中間微凹槽左側(cè)的N條左側(cè)微凹槽； 位于所述中間微凹槽右側(cè)的M條右側(cè)微凹槽；所述左側(cè)微凹槽和右側(cè)微凹槽的中間段與所述中間微凹槽平行；所述左側(cè)微凹槽和右 側(cè)微凹槽的中間段之外的兩端段向遠(yuǎn)離所述中間微凹槽的方向傾斜；中間微凹槽、所述左側(cè)微凹槽和右側(cè)微凹槽的槽端處設(shè)有與相應(yīng)凹槽相同的通孔；中 間微凹槽、所述左側(cè)微凹槽和右側(cè)微凹槽的寬度均為50 2000，長(zhǎng)度為1 2厘米；相鄰 量凹槽槽壁間為50 1000微米；所述N和M均為1 10條；2) 使用光刻技術(shù)，在一硅片上制備具有至少一組凸型微柱子單元；該凸型微柱子單元 由不同尺寸和不同間隔的微柱子陣列組成，所述微柱子的橫截面形狀為圓形，三角形、四邊 形或多邊形，橫截面積在1000平方微米 1平方毫米之間，高度為50 200微米；所述微 柱子之間的橫向間隔在50 1000微米之間；3) 將未固化的聚二亞甲基硅氧烷液體鋪展在步驟2)所述硅片表面上，然后用旋轉(zhuǎn)甩 膠機(jī)旋轉(zhuǎn)甩膠，之后再將硅片放入烘箱烘烤固化。固化后，將硅片上固化的聚二亞甲基硅氧 烷薄膜揭掉，制得具有至少一組微孔洞陣列的聚二亞甲基硅氧烷薄膜，所述聚二亞甲基硅 氧烷薄膜的微孔洞陣列的孔洞為上下通透的通孔；4) 將步驟3)的聚二亞甲基硅氧烷薄膜鋪展在洗干凈的基底上，基底為玻璃平片、平片 培養(yǎng)皿、聚碳酸酯平片、聚甲基丙烯酸甲酯平或金屬平片；將步驟1)的聚二甲基硅氧烷印章下表面貼附在鋪有聚二亞甲基硅氧烷薄膜的基底 上，并使所述聚二亞甲基硅氧烷薄膜上的孔洞分別位于所述聚二甲基硅氧烷印章的凹槽 內(nèi)；形成以基底為底面的封閉微流通管道陣列，制得將多種細(xì)胞排列于同一平面并對(duì)細(xì)胞 進(jìn)行操控的裝置；5) 將上述裝置進(jìn)行消毒，并用PBS磷酸鹽緩沖液清洗，然后在封閉微流通管道陣列的 封閉微流通管道內(nèi)通入含有胞外基質(zhì)蛋白的PBS緩沖液，孵育1 12小時(shí)；6) 制備不同種類的細(xì)胞密度為106個(gè)/ml的粘附細(xì)胞懸浮溶液，將制得的不同種類細(xì) 胞懸浮溶液通入相應(yīng)的封閉微流通管道中，再放入細(xì)胞培養(yǎng)箱，在37t:，體積濃度5%的二 氧化碳條件下，進(jìn)行培養(yǎng)至細(xì)胞貼壁；7) 去掉聚二甲基硅氧烷印章，實(shí)現(xiàn)多種細(xì)胞排列于同一平面的共培養(yǎng)； 再揭掉聚二亞甲基硅氧烷薄膜，實(shí)現(xiàn)排列于同一平面共培養(yǎng)的多種細(xì)胞的自由遷移。
5. 按權(quán)利要求4所述的將多種細(xì)胞排列于同一平面并對(duì)細(xì)胞進(jìn)行操控的方法，其特征 在于，所述聚二亞甲基硅氧烷薄膜上表面修飾有抗拒細(xì)胞的黏附的聚乙二醇PEG結(jié)尾的硅 烷層；其方法為將濃鹽酸溶液稀釋1000倍，并以之為溶液，配制體積濃度1%的硅烷溶液， 再將薄膜進(jìn)行等離子氧化處理1 5分鐘后，浸入配制好的硅烷溶液，并以50 80攝氏度 烘烤2 12小時(shí)；之后取出薄膜，并用酒精清洗并晾干。
6. 按權(quán)利要求5所述的將多種細(xì)胞排列于同一平面并對(duì)細(xì)胞進(jìn)行操控的裝置，其特征 在于，所述聚乙二醇PEG結(jié)尾的硅烷層為(CH3CH20) 3Si (CH2) 3HNC00 (CH2CH20) 16CH3層。
7. 按權(quán)利要求4所述的將多種細(xì)胞排列于同一平面并對(duì)細(xì)胞進(jìn)行操控的裝置，其特征 在于，所述胞外基質(zhì)蛋白為纖維結(jié)合蛋白、膠原蛋白或?qū)诱尺B蛋白。
全文摘要
一種將多種細(xì)胞排列于同一平面并對(duì)細(xì)胞進(jìn)行操控的裝置和方法，包括位于基底上表面的有微孔洞陣列的薄膜；下表面覆于薄膜上的下表面具微凹槽單元的聚二甲基硅氧烷印章；微凹槽單元包括一條中間凹槽和位于其左和右側(cè)的左側(cè)凹槽和右側(cè)凹槽；左側(cè)和右側(cè)凹槽中間段與中間凹槽平行；左側(cè)和右側(cè)凹槽中間段之外的兩端段向遠(yuǎn)離中間凹槽方向傾斜；凹槽槽端處設(shè)與相應(yīng)凹槽相通的垂向通孔；薄膜的孔洞均位于印章的微凹槽內(nèi)；在微管道中通入不同種細(xì)胞懸液，細(xì)胞在微管道內(nèi)生長(zhǎng)黏附；揭去印章實(shí)現(xiàn)多細(xì)胞在同一平面內(nèi)的共培養(yǎng)；再揭掉薄膜實(shí)現(xiàn)在同一平面共培養(yǎng)的多種細(xì)胞的自由遷移；方法簡(jiǎn)單易操作，使用材料便宜，可用于高通量篩選對(duì)細(xì)胞有作用藥物。
文檔編號(hào)C12N5/00GK101748060SQ20081023992
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月15日
發(fā)明者李勇, 蔣興宇, 袁博 申請(qǐng)人:國(guó)家納米科學(xué)中心