[发明专利]光致细胞脱附的方法及其所使用的细胞培养器具

说明书

技术领域

本发明属于组织工程领域，具体涉及一种光致细胞脱附的方法及其所使用的细胞培养器具。

背景技术

体外细胞培养(in vitro cell culture)是目前生物医药技术、生物材料方面的研究必不可少的技术。在体外细胞培养中如何减少外界不确定因素对细胞行为的不利影响、使之有效附着、增殖、分化，并在需要的时候与培养基分离，从而细胞水平上体现对药物或材料的响应，这些直接影响新药物与新型医用材料的研发。

在体外细胞培养所涉及的细胞中，很多为贴壁细胞。通常采用在聚苯乙烯的细胞培养器具中进行细胞培养，贴壁细胞一般通过细胞外基质(ECM)和整合素等较为牢固地附着在细胞培养器具表面。研究发现，基底材料表面的宏观亲水憎水特性也对细胞能否附着以及增殖和分化等行为有着非常重要的影响。细胞倾向于附着在微憎水的表面上，而不易于附着于亲水的表面之上。在涉及到对一些细胞相关酶活性表征时，需要先要使细胞从表面上脱离下来。现有的脱附方法一种是通过铲刀以机械力剥离细胞；另一种是采用以胰酶为代表的消化酶将连接细胞与培养基材的细胞外基质和整合素等消化，使细胞脱离基材表面。前一种方式中以机械力剥离细胞肯定会对细胞造成一定的损伤，而后一种方式中胰酶的用量和作用时间则需要较为精确的控制，否则可能同时将细胞膜蛋白消化，从而损伤细胞。而且，由于ECM等本身即具有一定的生物学功能，完全脱离了ECM的细胞能否完整、可靠地反映出所要表征的效应，也还存在疑问。

近年来，OKANO等采用温敏聚合物利用其憎水亲水特性可随温度变化的特性成功地通过温度变化实现了细胞从细胞培养器皿上分离[N.Matsuda，T.Shimizu，M.Yamato，T.Okano，Tissue Engineering Based on Cell Sheet Technology，Advanced Materials，2007，19，3089-3099]。但是，以温度作为外场仍需要较长的时间，而所需的低温过程在一定程度可损伤细胞的功能。

发明内容

本发明提供了一种用于体外细胞培养中光致细胞脱附的方法及其所使用的细胞培养器具，可最大程度减小在细胞脱附时对细胞的损伤。

一种用于体外细胞培养中光致细胞脱附的方法，包括以下步骤：

(1)在进行体外细胞培养前，在细胞培养器皿的细胞接触表面上制备光敏半导体结构层作为细胞培养表面，所述光敏半导体为具有光至憎水-亲水转换特性的光敏半导体，所述光敏半导体结构层为光敏半导体薄膜或光敏半导体微纳点阵，其中，所述光敏半导体薄膜的晶粒尺寸为2～100nm，厚度为50nm～2000nm，所述光敏半导体微纳点阵中的半导体纳米点的密度范围在1.0×10¹⁰～1×10¹²/cm²，点尺寸范围在10nm～500nm；

(2)在所述细胞培养器皿的细胞培养表面上进行并完成体外细胞培养后，通过紫外光或可见光照射处理使生长于所述细胞培养表面的细胞从所述细胞培养器皿脱附。

优选的技术方案中，所述光敏半导体为氧化钛、氧化锌、氧化锡、氧化铁或氧化锆。即，所述光敏半导体薄膜为氧化钛薄膜、氧化锌薄膜、氧化锡薄膜、氧化铁薄膜或氧化锆薄膜；所述光敏半导体微纳点阵为氧化钛微纳点阵、氧化锌微纳点阵、氧化锡微纳点阵、氧化铁微纳点阵或氧化锆微纳点阵。

其中，所述的紫外光或可见光照射处理的过程为：

将波长为300～400纳米的紫外光从细胞培养器皿底部入射，照射1～40分钟；

或者，将波长为400～700纳米的可见光从细胞培养器皿细胞培养表面或底部入射，照射10～60分钟。

一种用于体外细胞培养中光致细胞脱附时所使用的细胞培养器具，包括：细胞培养器皿，其中，在所述细胞培养器皿的细胞接触表面上制备有光敏半导体结构层作为细胞培养表面，所述光敏半导体为具有光至憎水-亲水转换特性的光敏半导体，所述光敏半导体结构层为光敏半导体薄膜或光敏半导体微纳点阵，其中，所述光敏半导体薄膜的晶粒尺寸为2～100nm，厚度为50nm～2000nm，所述光敏半导体微纳点阵中的半导体纳米点的密度范围在1.0×10¹⁰～1×10¹²/cm²，点尺寸范围在10nm～500nm；