[發明專利]一種利用PDMS圖章精準控制單個細胞形狀的方法

在審

• 申請號: 201910921374.X
• 申請日: 2019-09-26
• 公開（公告）號: CN110628618A
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 劉波;王賢萌
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/00;C12N5/00;C08J7/12;C08L83/04
• 代理公司: 21200 大連理工大學專利中心
• 代理人: 梅洪玉;劉秋彤

本發明提供一種利用PDMS圖章精準控制單個細胞形狀的方法，屬于細胞生物學技術領域，是一種精準控制單個細胞邊界的方法，能夠改變細胞的形狀，用于特定的細胞實驗。該方法首先設計特定尺寸的微圖案陣列，干法刻蝕制造相應的硅板，再利用硅板澆筑二甲基硅氧烷PDMS得到圖章，在圖章的微圖案表面滴加纖連蛋白，并將纖連蛋白拓印到經疏水處理的玻璃基底表面，形成細胞生長的親水微圖案區域。在此玻璃基底上種植細胞，即可約束細胞的粘附邊界，控制細胞的生長形狀。

技術領域

本發明屬于細胞生物學技術領域，是基于細胞的粘附鋪展原理和微流控技術，人為設計微圖案改變細胞生長邊界，從而精準控制細胞形狀的一種方法。

背景技術

絕大多數細胞必須附著在基質上才能生長。對于單個細胞來說，其生長環境非常廣闊，因此可以隨機生長成不同形狀。通過制備特定微圖案的基底，使細胞粘附在這種微圖案基底上生長成為特定形狀的細胞，能夠改變細胞的部分結構，例如局部黏著斑的生長區域和細胞骨架的排列方式。這樣的細胞圖案化技術可以廣泛用于細胞生物學、組織工程學、藥物篩選和創傷治療等各個研究領域。在目前的細胞圖案化技術中，絕大多數是控制細胞群體形狀，很少有針對單個細胞的圖案化，而且操作繁瑣，使用效率不高。亟需一種操作簡單并能精確控制單細胞生長形狀的方法。

發明內容

本發明旨在提供一種利用PDMS圖章精準控制單個細胞形狀的方法，通過設計含有特定形狀和大小的微圖案陣列的聚二甲基硅氧烷(PDMS，polydimethylsiloxane)圖章控制單個細胞的生長形狀，主要目的在于人為改變細胞部分結構，從而為更好地探究細胞這部分結構的功能提供工具。

本發明的技術方案：

一種利用PDMS圖章精準控制單個細胞形狀的方法，具體過程為：

步驟一、設計細胞生長的微圖案陣列，通過干法刻蝕加工得到硅板1-2；

步驟二、將聚二甲基硅氧烷PDMS混合液1-1倒在硅板1-2上，對硅板1-2加熱后切割得到固體PDMS圖章1-3，對固體PDMS圖章1-3的微圖案表面進行硅烷化處理；

步驟三、將纖連蛋白溶液滴加到固體PDMS圖章1-3的微圖案表面并晾干；

步驟四、用泊洛沙姆溶液對玻璃基底1-5進行疏水化處理；

步驟五、然后將固體PDMS圖章1-3的微圖案表面貼于玻璃基底1-5表面，使纖連蛋白1-4轉移至玻璃基底1-5上；

步驟六、進行細胞種植，種植后的細胞只能在預設形狀的纖連蛋白1-4區域生長，從而精準控制細胞的生長邊界。

所述步驟一中，微圖案陣列中的微圖案的邊長不超過20μm，微圖案間距不低于100μm，干法刻蝕的深度為10μm。

所述步驟二中，聚二甲基硅氧烷PDMS混合液1-1是由聚二甲基硅氧烷PDMS的預聚體和固化劑按照10:1的質量比混合制得的；加熱溫度為70-80℃，加熱時間為60-90min。

所述步驟二中，硅烷化處理的過程具體為：將3-氨丙基三乙氧基硅烷與丙酮溶液按1:15-1:20的比例混合，配制硅烷化溶液；將硅烷化溶液滴于固體PDMS圖章1-3的微圖案陣列表面20-30min，依次用丙酮、無水乙醇、純水清洗，然后置于110-120℃下加熱60-90min。

所述步驟三中，纖連蛋白溶液是纖連蛋白按2％w/v的比例溶于磷酸緩沖鹽溶液中制得的。

所述步驟四中，泊洛沙姆溶液是由泊洛沙姆按0.5％w/v的比例溶于磷酸緩沖鹽溶液制得的。

本發明的有益效果：該發明通過自行設計細胞生長區域的微圖案，能夠培養出特定形狀的細胞，有針對性地改變細胞結構，用于相應的科學實驗研究。該技術簡單易操作，而且圖章可以多次重復使用。