[发明专利]阵列化图形细胞的电调控方法

说明书

技术领域

本发明涉及细胞图案化技术领域，特别是一种阵列化图形细胞的电调控方法。

背景技术

多种细胞图案化技术与目前的临床医学和基础生物学研究都息息相关。这是因为人体和任何高等动物的组织和器官都是由多种不同细胞精确排列组成的，而体外的细胞图案化技术不仅能够模拟体内的微环境，进而为某些疑难杂症(如肿瘤形成，癌症入侵等)提供体外研究工具，更使得在体外制造有功能的组织和器官成为可能，非常有潜力应用于组织工程学。

目前国内外采用较多的方法为：利用刻蚀、微流和表面化学等技术，图案化多种细胞，并可释放限制区使其内细胞迁移。这些方法能够准确地排列多种细胞的位置，细胞之间的距离也能够精确调控。然而，传统方法只能对所有限制区同时释放，很难在时间和空间上精确控制多种细胞脱落等行为。但这一点却非常重要，因为在很多生理活动(如组织发育)或者疾病发生(如癌症入侵)中，常常是一种或者几种细胞在不同时间中逐渐侵入另外一种。因此开发一种时间和空间上可控的多种细胞图案化方法，可以对研究此类问题提供体外模型，从而在理论上对药物开发等提供依据。

本方法关键的创新点在于将电极阵列与传统细胞图案化技术相结合，细胞粘附在表面修饰的电极上之后，可以通过电压寻址，以每个电极为基本单元，控制所需电极组合(单电极形状不限，电极组合不限)表面的细胞脱落，并在脱落部分种植上其它种类的细胞，根据细胞生长状态，确定其他电极细胞的脱落时间和细胞种植种类，达到时间和空间上可控的多种细胞图案化。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种阵列化图形细胞的电调控方法，其是结合电极阵列、表面修饰和电化学，开发出一种具有电极寻址的选择型图案化方法，通过对不同电极施加独立电位，能够多通道控制电极表面的细胞粘附性，最终达到多种细胞的图案化。

本发明提供一种阵列化图形细胞的电调控方法，其是结合了电极阵列和传统细胞图案化技术，利用电极寻址功能，实现在时间和空间上对多种细胞行为的操控，包括如下步骤：

步骤1：取一衬底；

步骤2：在衬底上制备电极阵列，该电极阵列包括接点和与之连接的连线；

步骤3：在衬底的表面和电极阵列的连线上制备绝缘层，该绝缘层的面积小于衬底的面积，使衬底的四边未覆盖绝缘层，各接点上未覆盖绝缘层，形成一基底；

步骤4：在基底的上表面进行化学修饰，使基底上的电极阵列的表面具有细胞粘附性质的粘附层，使基底上的绝缘层具有抗粘附性质的抗粘附层，该粘附层可通过电控从表面解吸附；

步骤5：在具有粘附层和抗粘附层的基底上种植第一种细胞，该细胞选择性的粘附在粘附层的表面；

步骤6：在电极阵列中的单个电极或者电极组合上施加电压，由于单个电极或者电极组合表面的粘附层与电极表面解吸附，使施加电压的粘附层上的细胞脱落，露出电极表面；

步骤7：在细胞脱落的电极表面，种植第二种细胞；

步骤8：在未施加电压的电极上通过重复步骤6、7的细胞解吸附和种植细胞的步骤，控制多种种植细胞的图案化。

其中所述衬底的材料为硅、玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯。

其中电极阵列中的电极接点的形状是任意形状，其尺寸为1微米到1分米之间。

其中所述的化学修饰使用的修饰材料为两类分子，一种是可与导电材料的表面特异性或非特异性键合且电控响应解吸附的分子，形成粘附层，另一种是可在绝缘层表面非特异性或者特异性吸附并抗拒细胞贴附的分子，形成抗粘附层。

其中粘附层的组成分子中含有RGD和巯基或者半胱氨酸的分子，抗粘附层的组成分子中一端为聚赖氨酸另一端为聚乙二醇的分子，粘附层和抗粘附层两类分子为单一溶液或者混合溶液，将处理后的电基底分别浸泡在单一溶液或者混合溶液中，浸泡0.1-48小时。

其中所述的施加电压的范围为负0.8到负1.8之间。

其中所述第一种细胞、第二种细胞和多种细胞是任何贴壁细胞。

其中所述电极阵列的数量为1×1至100×100。

附图说明

为了说明本方法的具体内容，以下结合具体实施例，附图详细说明，其中：

图1是本发明的电极阵列制备及表面修饰的示意图；

图2是电极表面上细胞粘附的示意图；

图3是电调控细胞脱落示意图。

具体实施方式