微纳加工 | 用于细胞阵列化
细胞微阵列化(或称为细胞图案化)‚也就是将所研究的细胞约束在限定的空间位置上‚它在许多方面有着重要的潜在应用:
(1)药物开发‚利用细胞微阵列可以大大降低药物开发的成本‚并且更为准确地预测结果;
(2)细胞传感器‚细胞的微阵列化技术是细胞传感器上用于细胞固定的一个重要手段;
(3)组织工程学‚例如干细胞生长成不同的细胞系很大程度上取决于细胞的形状‚这表明通过控制细胞生长微环境的表面工程是研究功能化细胞的一种手段;
(4)细胞基础生物学‚在分子生物学基础研究中‚实现细胞在基底表面上粘附与铺展的规约或控制的技术‚是对细胞与基底、细胞与细胞相互作用进行深入研究的关键。
细胞阵列化一般是利用化学修饰的方法在基底上形成细胞粘附和不粘附的区域‚实际设计中往往还需针对不同细胞种类‚做出相应的表面拓扑形貌微加工或是物理化学特性修饰。目前常用的细胞微阵列化技术包括:
(1)光刻法(2)软光刻法(3)墨水喷印技术(4)模板辅助图案技术(5)激光诱导直写细胞技术(6)光固定和光学构建微阵列技术以及(7)电化学图案化技术等。
这里将对软光刻法制备细胞微阵列进行重点的介绍。
Whitesides等通过两种方法制备细胞微阵列。一种是先使用图案化PDMS蘸取具有亲细胞能力的C18-SH‚并转印至金膜表面‚随后将金基底浸入含有乙烯基乙二醇终端的硫醇溶液中(Ethylene-glycol-terminated thiols,C11EG3-SH,具有疏细胞特性)‚在剩余金表面形成以EG3停止的自组装单层‚这样就获得了对细胞具有选择性贴附的表面‚按这一方法得到的细胞微阵列如图1.11所示。由于基底具有导电性‚在获得细胞微阵列后‚还可以通过施加合适电压使得吸附的硫醇脱附‚这样细胞不再被固定而发生迁移‚从而可研究细胞的相互运动和影响的规律。另外一种途径是借助微流体图案化技术‚利用印章与基底紧密接触‚将含有需要修饰分子的溶液引入沟道‚在沟道中组装上这些分子如亲细胞的fibrinogen蛋白‚除去印章后可以在其他未修饰分子的区域组装上另外一种分子‚如疏细胞的牛血清白蛋白(BSA)‚就可以获得细胞选择性贴附基底,此外在不同的沟道中通入不同的细胞‚也可以制作多种细胞的微阵列。利用这一途径制作得到的微流控芯片以及细胞微阵列如图1.12所示。
Grzybowski等在上述工作基础上‚利用化学湿印章技术对Au/glass基底进行刻蚀加工‚去除部分Au膜‚随后在残余的Au岛表面修饰上乙烯基乙二醇硫醇(Ethylene-glycol-terminated thiols,C11EG3-SH)自组装单层‚同样可以获得了对细胞具有选择性贴附的表面。
本文摘自《用于半导体和金属表面三维微纳结构制备的新型电化学加工方法及其应用》,厦门大学,张力。详情请查看原文
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