[发明专利]一种利用PDMS图章精准控制单个细胞形状的方法

说明书

本发明提供一种利用PDMS图章精准控制单个细胞形状的方法，属于细胞生物学技术领域，是一种精准控制单个细胞边界的方法，能够改变细胞的形状，用于特定的细胞实验。该方法首先设计特定尺寸的微图案阵列，干法刻蚀制造相应的硅板，再利用硅板浇筑二甲基硅氧烷PDMS得到图章，在图章的微图案表面滴加纤连蛋白，并将纤连蛋白拓印到经疏水处理的玻璃基底表面，形成细胞生长的亲水微图案区域。在此玻璃基底上种植细胞，即可约束细胞的粘附边界，控制细胞的生长形状。

技术领域

本发明属于细胞生物学技术领域，是基于细胞的粘附铺展原理和微流控技术，人为设计微图案改变细胞生长边界，从而精准控制细胞形状的一种方法。

背景技术

绝大多数细胞必须附着在基质上才能生长。对于单个细胞来说，其生长环境非常广阔，因此可以随机生长成不同形状。通过制备特定微图案的基底，使细胞粘附在这种微图案基底上生长成为特定形状的细胞，能够改变细胞的部分结构，例如局部黏着斑的生长区域和细胞骨架的排列方式。这样的细胞图案化技术可以广泛用于细胞生物学、组织工程学、药物筛选和创伤治疗等各个研究领域。在目前的细胞图案化技术中，绝大多数是控制细胞群体形状，很少有针对单个细胞的图案化，而且操作繁琐，使用效率不高。亟需一种操作简单并能精确控制单细胞生长形状的方法。

发明内容

本发明旨在提供一种利用PDMS图章精准控制单个细胞形状的方法，通过设计含有特定形状和大小的微图案阵列的聚二甲基硅氧烷(PDMS，polydimethylsiloxane)图章控制单个细胞的生长形状，主要目的在于人为改变细胞部分结构，从而为更好地探究细胞这部分结构的功能提供工具。

本发明的技术方案：

一种利用PDMS图章精准控制单个细胞形状的方法，具体过程为：

步骤一、设计细胞生长的微图案阵列，通过干法刻蚀加工得到硅板1-2；

步骤二、将聚二甲基硅氧烷PDMS混合液1-1倒在硅板1-2上，对硅板1-2加热后切割得到固体PDMS图章1-3，对固体PDMS图章1-3的微图案表面进行硅烷化处理；

步骤三、将纤连蛋白溶液滴加到固体PDMS图章1-3的微图案表面并晾干；

步骤四、用泊洛沙姆溶液对玻璃基底1-5进行疏水化处理；

步骤五、然后将固体PDMS图章1-3的微图案表面贴于玻璃基底1-5表面，使纤连蛋白1-4转移至玻璃基底1-5上；

步骤六、进行细胞种植，种植后的细胞只能在预设形状的纤连蛋白1-4区域生长，从而精准控制细胞的生长边界。

所述步骤一中，微图案阵列中的微图案的边长不超过20μm，微图案间距不低于100μm，干法刻蚀的深度为10μm。

所述步骤二中，聚二甲基硅氧烷PDMS混合液1-1是由聚二甲基硅氧烷PDMS的预聚体和固化剂按照10:1的质量比混合制得的；加热温度为70-80℃，加热时间为60-90min。

所述步骤二中，硅烷化处理的过程具体为：将3-氨丙基三乙氧基硅烷与丙酮溶液按1:15-1:20的比例混合，配制硅烷化溶液；将硅烷化溶液滴于固体PDMS图章1-3的微图案阵列表面20-30min，依次用丙酮、无水乙醇、纯水清洗，然后置于110-120℃下加热60-90min。

所述步骤三中，纤连蛋白溶液是纤连蛋白按2％w/v的比例溶于磷酸缓冲盐溶液中制得的。

所述步骤四中，泊洛沙姆溶液是由泊洛沙姆按0.5％w/v的比例溶于磷酸缓冲盐溶液制得的。

本发明的有益效果：该发明通过自行设计细胞生长区域的微图案，能够培养出特定形状的细胞，有针对性地改变细胞结构，用于相应的科学实验研究。该技术简单易操作，而且图章可以多次重复使用。