[發明專利]一種快速無模板的細胞圖形化方法

在審

• 申請號: 201310308469.7
• 申請日: 2013-07-22
• 公開（公告）號: CN104328084A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 劉連慶;劉娜;李文榮;王越超;于海波;董再勵
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: C12N5/09
• 分類號: C12N5/09
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅;許宗富

技術領域

本發明涉及一種新型的細胞圖形化技術，具體是一種基于光誘導介電泳（ODEP）技術的細胞圖形化方法。?

背景技術

細胞生物學(Cell?Biology)是在顯微、亞顯微和分子水平三個層次上，研究細胞的結構、功能和各種生命規律的一門科學。細胞生物學是生命科學重要的基礎學科之一，是分子生物學與個體生物學之間承上啟下的學科。在我國基礎學科發展規劃中，細胞生物學與分子生物學，神經生物學和生態學并列為生命科學的四大基礎學科，其中由于細胞生物學與生命活動基本規律最為相關，因而成為全球生命科學界關注的熱點。從上個世紀50年代開始，細胞生物學研究就成為獲頒諾貝爾獎最多的領域，以本世紀前十年為例，已經有美國的Leland?Hartwell、英國的Sydney?Brenner、盧森堡的Jules?A.Hoffmann等16位科學家因為在細胞周期調控、程序性死亡、免疫機理等方面的研究獲得諾貝爾獎，這也見證了細胞生物學研究對于人類了解生命本質過程的重要意義。?

細胞生物學的研究主要對象是細胞，數以萬計的細胞組成形態和功能各異的組織與器官，支撐著生命的基本功能與運行。然而復雜多樣的信號如何在正確的時間和空間調控細胞的生長、分化和發育，使得細胞具有特定組織器官所要求的功能，是細胞生物學新的前沿分支——細胞行為學的主要研究內容。通過對細胞差別生長、細胞遷移、區別粘附、細胞連接和細胞融合等細胞行為的研究，不僅可以揭示生命活動的本質和細節，同時也能夠在細胞水平上對生命科學領域內重大疾病（如癌癥等）的診治、個性化治療以及新藥研發提供依據和驗證手段。然而在生物活體內直接研究細胞行為是非常困難的，因為生物活體內的細胞微環境時刻變化，每一時刻都有不同的因素誘導細胞行為的變化，無法直接獲得單一因素對細胞行為的影響，并且在生物活體內直接觀察細胞行為是非常昂貴的。所以一種能夠在體外模擬體內微環境用于研究細胞微環境對細胞行為影響的方法對細胞行為學的研究乃至整個細胞生物學都有重大的意義。?

目前，細胞圖形化方法已經被證實是一種用于研究細胞行為的有效方法。傳統利用微納技術實現細胞圖形化一般有兩種方案，一種是通過對表面進行修飾，形成細胞貼附生長的圖形化的區域，使細胞選擇性地貼附生長形成細胞圖形；另一種方法是通過可移除的物理阻隔層將細胞限制在圖形化區域生長，形成細胞圖形。基于上述兩種原理，結合微系統技術，發展出了很多細胞圖形化技術。如光刻、軟光刻、模板輔助構圖、掩膜輔助的表面等離子體處理、特殊界面材料激光處理等。缺點大部分的方法都需要掩膜版校準，復雜的化學表面修飾。?

發明內容

為克服以上的不足，我們研究開發出一套利用ODEP技術的無掩模板，動態化不需要任何表面修飾的細胞圖形化方法。?

本發明的技術方案是：?

一種快速無模板的細胞圖形化方法，利用光誘導介電泳技術在氫化非晶硅上形成圖案可控的水凝膠并用于控制細胞生長的方法。?

具體步驟為：?

①將聚乙二醇雙丙烯酸酯（PEGDA）溶液注入光誘導介電泳（ODEP）芯片，利用外接交流電源和光斑照射的雙重作用，使得聚乙二醇雙丙烯酸酯在非晶硅玻璃上有光照的地方發生交聯固化反應形成PEGDA水凝膠，固化的水凝膠形狀與光斑形狀一致，②將修飾好水凝膠的氫化非晶硅玻璃放入細胞培養皿，加入培養液和細胞懸浮液，將細胞培養皿放入細胞培養箱培養。?

所述光誘導介電泳芯片主要分為可拆卸的三層結構，從上到下依次為ITO玻璃、溶液層、氫化非晶硅玻璃，其中，氫化非晶硅玻璃為三層結構組成，從上到下依次氫化非晶硅層、ITO玻璃層，玻璃層。?

所述聚乙二醇雙丙烯酸酯溶液注入光誘導介電泳芯片，是將聚乙二醇雙丙烯酸酯溶液注入光誘導介電泳芯片的溶液層，使固化后的PEGDA水凝膠粘附在氫化非晶硅玻璃的氫化非晶硅層上。?

所述外接交流電源施加在光誘導介電泳芯片上，利用信號發生器在光誘導介電泳芯片兩端施加一個正弦交流信號，信號頻率為1-5kHz，幅值為20Vpp。?

所述光斑照射是利用電腦畫圖后，通過投影儀射出。?

所述細胞培養液為RPMI-1640，加入量為6-8ml；所述細胞懸浮液為100ul乳腺癌細胞（MCF-7）濃度為2×10⁶細胞懸浮液。?

利用光誘導介電泳芯片，光誘導介電泳芯片具有以下特點（如圖1所示）：?