[發明專利]排列細胞的方法及其使用的電極圖案

有效

• 申請號: 200610144577.5
• 申請日: 2006-11-06
• 公開（公告）號: CN101177673A
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發明（設計）人: 劉承賢;張晃猷;徐瑯;何政達;林叡增;王威;李大元;周忠誠;彭震;吳豐旭
• 申請（專利權）人: 明基電通股份有限公司
• 主分類號: C12N5/00
• 分類號: C12N5/00;C12N5/08;C12N13/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 封新琴;巫肖南

技術領域

本發明涉及一種排列細胞的方法及其使用的電極圖案，且特別涉及一種利用介電電泳技術來排列細胞的方法及其電極圖案。

背景技術

人類肝臟的表面有一層薄而致密、由結締組織構成的被膜，被膜深入肝內形成網狀支架，將肝臟實質分隔為許多具有相似型態和相同功能的基本單位，稱為肝小葉。

參考圖1，該圖示出了人類肝臟中的肝小葉組織。人類肝臟約有150萬個肝小葉，肝小葉一般呈不規則的六角棱柱體，橫切面呈六邊形，大小約為1×2毫米，肝小葉的中軸貫穿一條靜脈55，為中央靜脈，在其周圍是由肝細胞60(hepatocytes)單行排列的凹凸不平的板樣結構，稱為肝板和肝血竇。中央靜脈55的管壁只有一層內皮細胞圍成，管壁上有許多肝血竇的開口。肝細胞60以中央靜脈55為中心成放射狀排列，形成肝板。肝細胞60相互吻合成網，網內空隙含有血液，稱為肝血竇。肝血竇是擴大了的毛細血管，由肝血竇內皮細胞(liver?sinusoid?endothelial?cells)65組成，也連接成網。在肝小葉的外圍是呈正旋分布的肝門靜脈、肝門動脈以及膽小管的分支70。

正常的肝臟是由肝細胞60與肝血竇內皮細胞65交互排列成放射狀形成的，這種特殊的排列使每個肝細胞都可以同時與其它肝細胞及肝血竇內皮細胞形成接觸。這樣的異種細胞交互作用(heterogeneous?cell-cellinteraction)對于維持肝細胞的存活率、代謝能力與正常功能都是相當重要的因素，此外，交錯排列的肝血竇內皮細胞亦形成密布的微血管系統，使養分與氧氣能充分供給肝臟細胞，也能有效地將需代謝的藥物或儲存的葡萄糖送入肝臟。

現有的生物性人工肝臟組織技術主要分為以下三種：

1.LIVER?X?2000系統：將豬肝細胞養殖于現有的空心纖維模塊，在空心纖維內的空隙中灌注培養基，血液則從空心纖維外流過。肝細胞在此系統中只能短暫存活數十天，細胞在此過程中會逐漸失去活性并死亡。即使利用微膠囊包裹肝細胞仿真肝臟組織，將肝細胞包覆在具有生物兼容性的藻膠中，可比一般的培養環境維持較久的活性，但此系統只包含單種肝細胞，由于缺乏正常的異種細胞交互作用，因此仍然缺乏正常肝臟的功能。

2.細胞共培養系統(cell?co-culture?system)：傳統的細胞共培養系統是直接將兩種細胞放入同一個培養皿中培養，細胞可以隨機相遇，無法控制精確的配對或接觸型態，也無法構建成特殊的圖案，如：管狀、皺折或球狀體等。近年來雖然逐漸開發出被動式的細胞排列(cell?patterning)技術，如：細胞層堆棧法或選擇性基質涂布法等，但都只適用于大面積的簡易圖形，無法提供單細胞尺度的精確排列。

3.主動式的細胞操縱技術：舉例來說，以激光鑷子抓取單一細胞進行排列，但此方法一次只能抓取少數幾個細胞，且由于抓力不強而無法快速移動，因此不適用于大面積同時排列。此外，也有利用磁性來吸引細胞排列的方式，但由于細胞本身不帶有磁性，因此必須先以外加的方法使細胞黏附上或吞入帶有磁性的微小顆粒，而這可能會造成細胞中毒且耗費時間。

總結來說，傳統的生物性人工肝臟組織技術都無法精確模擬出肝臟的真實形態，從而導致這些系統無法提供正常的肝臟功能。

另一方面，介電電泳的定義為可極化(polarizable)的微粒在不均勻(non-uniform)的外加電場中所發生的運動，稱為介電泳(Dielectrophoresis，DEP)。圖2圖示說明了介電電泳的原理。原本不帶電的二種粒子在外加電場下會受到不同程度的電偶極化。如果外加電場的空間分布是不均勻的，那么這些被電偶極化了的微粒就會受到一份凈力(也就是介電電泳力(dielectrophoretic?force))作用，從而造成不同程度的漂移運動。電偶極化程度較高的粒子會受到正介電電泳力(+DEP)吸引至電場強度較高的區域，而電偶極化程度低的粒子則會被排斥至電場強度較低的區域，由此將二種性質不同的粒子分離。目前介電電泳主要的應用領域即為分離二種可極化但介電常數不同的微粒體，例如分離金屬性碳納米管以及半導性碳納米管。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種排列細胞的方法及其使用的電極圖案，該方法利用介電電泳技術配合特定的電極圖案，使得細胞可以按照預設圖案排列，并且將細胞依此圖案固定在基板上培養，由此構建比較接近真實的人工組織。