[发明专利]一种弧形凹陷小孔的PDMS聚合物芯片的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物芯片的加工，制作，修饰及其应用领域，特别提供了一种弧形凹陷小孔的PDMS聚合物芯片的制备方法及应用。

背景技术

组织工程学是近年来兴起的一门新兴学科。它是应用生命科学和工程学的原理与技术，在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下结构与功能关系的基础上，研究、开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态生物替代物。组织工程的核心就是建立细胞与生物材料的三维空间复合体，即具有生命力的活体组织，用以对病损组织进行形态、结构和功能的重建并达到永久性替代。三维培养是利用各种方法及材料,使细胞呈空间立体方式生长，更接近于体内生长模式，形成类似体内组织的结构，发挥其功能。软骨组织由于缺乏血液系统，损伤后自身修复能力差，而软骨细胞在体外进行单层贴壁培养的过程中，会发生去分化现象，使软骨细胞由典型的多边形细胞向纤维样细胞分化，其分泌Ⅱ型胶原的特征开始向分泌I型胶原的功能转化并逐步丧失分泌聚集蛋白聚糖(Aggrecan)的功能。

近年来利用制作弧形凹陷微结构形成三维细胞结构来研究细胞行为和功能越来越被人所关注。现在报道的微结构形成三维细胞结构一方面可为体外培养细胞提供与其组织来源相似甚至相同的细胞生长微环境和细胞联系,从而既有利于各类细胞的分化定向诱导,又有利于细胞分化表型的维持和增殖；另一方面可望在体外构建与各类组织、器官相应的细胞三维生长类似物或等同物。而其应用领域也涉及干细胞分化，胰岛细胞功能再生、体外器官重建等诸多方面。随着生物医学领域的需求，制作弧形凹陷微结构方法也在飞速发展，主要的方法有：冰刻蚀，软刻蚀、电子束刻蚀，原位合成法，气动技术等（1、Park,J.Y.;Hwang,C.M.;Lee,S.-H.,Ice-lithographic fabrication of concave microwells and a microfluidic network.Biomedical Microdevices 2008,11(1),129-133；2、Xu,Y.;Xie,F.;Qiu,T.;Xie,L.;Xing,W.;Cheng,J.,Rapid fabrication of a microdevice with concave microwells and its application in embryoid body formation.Biomicrofluidics2012,6(1),016504）。

尽管上述方法现在已经发展的较为成熟，但仍有很多因素限制了其更加广泛的应用：软刻蚀、电子束刻蚀等技术修饰的精度高，但其需要专业化的昂贵仪器并且操作复杂；原位合成法虽然操作简单，但其用于原位合成的分子价格昂贵并且合成的体系有时会用到大量有机试剂；气动方式技术简单、快速、成本低廉，但所需要的通道模板是要求带有小孔结构的通透模板，制作方法繁琐、操作复杂。

综上所述，发明一种简单、快速、易于操作、环境友好、易于集成，可控性强、并且价格低廉的制作弧形的凹陷小孔的PDMS聚合物芯片的方法具有十分重要意义的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种弧形凹陷小孔的PDMS聚合物芯片的制备方法及应用，以解决以往制作工艺中存在的操作复杂、价格昂贵等问题。

本发明提供了一种弧形凹陷小孔的PDMS聚合物芯片的制备方法，该方法的具体步骤如下：

（1）利用光蚀刻技术制作含有多个小孔的SU-8聚合物模板；

（2）对SU-8聚合物模板进行85-90摄氏度加热5-10分钟进行热熔，使小孔的形状由直角形变为凹陷型；

（3）对热熔后的SU-8聚合物模板进行整体的紫外曝光60-90秒；

（4）将未固化PDMS聚合物溶液（单体与固化剂配比为10：1）倾倒入SU-8聚合物模板上，80-90摄氏度加热固化PDMS聚合物溶液20-40分钟，剥离固化PDMS聚合物芯片，得到PDMS聚合物反模芯片；

（5）将未固化PDMS聚合物溶液（单体与引发剂配比为10：1）倾倒入上述的PDMS聚合物反模芯片上，80-90摄氏度加热固化PDMS聚合物溶液20-40分钟，剥离固化PDMS聚合物芯片，得到具有凹陷小孔的PDMS聚合物芯片。

本发明提供的弧形凹陷小孔的PDMS聚合物芯片的制备方法，所述的制作方法的光刻蚀形式。

本发明提供的弧形凹陷小孔的PDMS聚合物芯片的制备方法，所述的聚合物为PDMS聚合物或可以用于软刻蚀的聚合物。