[发明专利]基于PDMS的三维单细胞培养芯片及其可控制备方法

摘要

本发明公开了一种基于微细加工技术实现的三维单细胞培养芯片，属于生物微机电系统(Bio‑MEMS)。本芯片包含阵列分布的腔体，各相邻腔体之间有微沟槽相连接，微沟槽深度与腔体高度一致，腔体底部包含纳米突起。本芯片利用细胞在空白PDMS表面及具有纳米微观形貌结构的PDMS表面黏附性的不同，结合表面拓扑图型，实现细胞图型化培养。该芯片无需任何化学和生物试剂即可用于细胞培养，克服了上述常用图型化方法稳定性差的缺陷，具有图型持久稳定、制备过程可控等特点，可满足批量生产的需要。同时，采用腔体之间具有微槽连接的图型化设计，可实现细胞间相互作用的研究。

主权项

1.一种基于 PDMS 的三维单细胞培养芯片，包含阵列分布的腔体 (1)，各相邻腔体 (1)之间有微沟槽 (3) 相连接，微沟槽 (3) 深度与腔体 (1) 高度一致，腔体 (1) 底部包含纳米突起；腔体(1)最大内切圆直径满足：，其中， 是待培养细胞(2)的平均直径 ；腔体 (1) 高度 h 满足 ：0.5h0 ≤ h ≤ 2h0，其中，h0 是待培养细胞 (2) 的高度平均值；相邻两个腔体 (1) 间的距离 l 满足 ：当应用于细胞接触性连接研究时，； 当应用于细胞非接触性连接研究时，， 其中，l0 是待培养细胞 (2) 突触长度的平均值 ；所述微沟槽 (3)呈 90°均匀分布，微沟槽 (3) 宽度 a 满足 ：0.5μm ≤ a ≤ 10μm ；所述的基于 PDMS 的三维单细胞培养芯片的制备方法，采用 MEMS 技术和复制模塑技术完成，具体包括如下步骤 ：步骤一 ：按质量或体积比为 10 ∶ 1 混合 PDMS 预聚体和交联剂，充分搅拌均匀后，放入真空干燥箱中脱气，直至混合过程中产生的气泡完全排除 ；步骤二 ：将 PDMS 浇注在硅模板上，并静置 ；所述硅模板包含立柱阵列，立柱最大外接圆直径 满足 ：， 高度 h 满足 ：0.5h0 ≤ h ≤ 2h0，相邻两个立柱间的距离 l 满足 ：当应用于细胞接触性连接研究时，， 当应用于细胞非接触性连接研究时，，立柱间有呈 90°均匀分布的梁连接，梁宽度 a 满足 ：0.5μm ≤ a ≤ 10μm，在立柱顶部有不规则纳米突起 ；步骤三：将浇注PDMS后的硅模板置于真空干燥箱中，使PDMS发生交联反应而固化；步骤四 ：将冷却后的 PDMS 剥下，得到所述基于 PDMS 的三维单细胞培养芯片。