[發(fā)明專利]陣列化圖形細(xì)胞的電調(diào)控方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110173610.8
• 申請日: 2011-06-24
• 公開（公告）號: CN102286646A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王娟;裴為華;郭凱;陳弘達(dá)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號: C12Q3/00
• 分類號: C12Q3/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及細(xì)胞圖案化技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種陣列化圖形細(xì)胞的電調(diào)控方法。

背景技術(shù)

多種細(xì)胞圖案化技術(shù)與目前的臨床醫(yī)學(xué)和基礎(chǔ)生物學(xué)研究都息息相關(guān)。這是因?yàn)槿梭w和任何高等動物的組織和器官都是由多種不同細(xì)胞精確排列組成的，而體外的細(xì)胞圖案化技術(shù)不僅能夠模擬體內(nèi)的微環(huán)境，進(jìn)而為某些疑難雜癥(如腫瘤形成，癌癥入侵等)提供體外研究工具，更使得在體外制造有功能的組織和器官成為可能，非常有潛力應(yīng)用于組織工程學(xué)。

目前國內(nèi)外采用較多的方法為：利用刻蝕、微流和表面化學(xué)等技術(shù)，圖案化多種細(xì)胞，并可釋放限制區(qū)使其內(nèi)細(xì)胞遷移。這些方法能夠準(zhǔn)確地排列多種細(xì)胞的位置，細(xì)胞之間的距離也能夠精確調(diào)控。然而，傳統(tǒng)方法只能對所有限制區(qū)同時(shí)釋放，很難在時(shí)間和空間上精確控制多種細(xì)胞脫落等行為。但這一點(diǎn)卻非常重要，因?yàn)樵诤芏嗌砘顒?如組織發(fā)育)或者疾病發(fā)生(如癌癥入侵)中，常常是一種或者幾種細(xì)胞在不同時(shí)間中逐漸侵入另外一種。因此開發(fā)一種時(shí)間和空間上可控的多種細(xì)胞圖案化方法，可以對研究此類問題提供體外模型，從而在理論上對藥物開發(fā)等提供依據(jù)。

本方法關(guān)鍵的創(chuàng)新點(diǎn)在于將電極陣列與傳統(tǒng)細(xì)胞圖案化技術(shù)相結(jié)合，細(xì)胞粘附在表面修飾的電極上之后，可以通過電壓尋址，以每個(gè)電極為基本單元，控制所需電極組合(單電極形狀不限，電極組合不限)表面的細(xì)胞脫落，并在脫落部分種植上其它種類的細(xì)胞，根據(jù)細(xì)胞生長狀態(tài)，確定其他電極細(xì)胞的脫落時(shí)間和細(xì)胞種植種類，達(dá)到時(shí)間和空間上可控的多種細(xì)胞圖案化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種陣列化圖形細(xì)胞的電調(diào)控方法，其是結(jié)合電極陣列、表面修飾和電化學(xué)，開發(fā)出一種具有電極尋址的選擇型圖案化方法，通過對不同電極施加獨(dú)立電位，能夠多通道控制電極表面的細(xì)胞粘附性，最終達(dá)到多種細(xì)胞的圖案化。

本發(fā)明提供一種陣列化圖形細(xì)胞的電調(diào)控方法，其是結(jié)合了電極陣列和傳統(tǒng)細(xì)胞圖案化技術(shù)，利用電極尋址功能，實(shí)現(xiàn)在時(shí)間和空間上對多種細(xì)胞行為的操控，包括如下步驟：

步驟1：取一襯底；

步驟2：在襯底上制備電極陣列，該電極陣列包括接點(diǎn)和與之連接的連線；

步驟3：在襯底的表面和電極陣列的連線上制備絕緣層，該絕緣層的面積小于襯底的面積，使襯底的四邊未覆蓋絕緣層，各接點(diǎn)上未覆蓋絕緣層，形成一基底；

步驟4：在基底的上表面進(jìn)行化學(xué)修飾，使基底上的電極陣列的表面具有細(xì)胞粘附性質(zhì)的粘附層，使基底上的絕緣層具有抗粘附性質(zhì)的抗粘附層，該粘附層可通過電控從表面解吸附；

步驟5：在具有粘附層和抗粘附層的基底上種植第一種細(xì)胞，該細(xì)胞選擇性的粘附在粘附層的表面；

步驟6：在電極陣列中的單個(gè)電極或者電極組合上施加電壓，由于單個(gè)電極或者電極組合表面的粘附層與電極表面解吸附，使施加電壓的粘附層上的細(xì)胞脫落，露出電極表面；

步驟7：在細(xì)胞脫落的電極表面，種植第二種細(xì)胞；

步驟8：在未施加電壓的電極上通過重復(fù)步驟6、7的細(xì)胞解吸附和種植細(xì)胞的步驟，控制多種種植細(xì)胞的圖案化。

其中所述襯底的材料為硅、玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯。

其中電極陣列中的電極接點(diǎn)的形狀是任意形狀，其尺寸為1微米到1分米之間。

其中所述的化學(xué)修飾使用的修飾材料為兩類分子，一種是可與導(dǎo)電材料的表面特異性或非特異性鍵合且電控響應(yīng)解吸附的分子，形成粘附層，另一種是可在絕緣層表面非特異性或者特異性吸附并抗拒細(xì)胞貼附的分子，形成抗粘附層。

其中粘附層的組成分子中含有RGD和巰基或者半胱氨酸的分子，抗粘附層的組成分子中一端為聚賴氨酸另一端為聚乙二醇的分子，粘附層和抗粘附層兩類分子為單一溶液或者混合溶液，將處理后的電基底分別浸泡在單一溶液或者混合溶液中，浸泡0.1-48小時(shí)。

其中所述的施加電壓的范圍為負(fù)0.8到負(fù)1.8之間。

其中所述第一種細(xì)胞、第二種細(xì)胞和多種細(xì)胞是任何貼壁細(xì)胞。

其中所述電極陣列的數(shù)量為1×1至100×100。

附圖說明

為了說明本方法的具體內(nèi)容，以下結(jié)合具體實(shí)施例，附圖詳細(xì)說明，其中：

圖1是本發(fā)明的電極陣列制備及表面修飾的示意圖；

圖2是電極表面上細(xì)胞粘附的示意圖；

圖3是電調(diào)控細(xì)胞脫落示意圖。

具體實(shí)施方式