[发明专利]用于微接触压印的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年1月21日提交的名称为用于微接触压印的系统和方法的美国专利申请系列第13/011,734号的优先权，因此其全部内容通过参考被并入。

技术领域

这里描述的系统和方法涉及用于在基片表面上形成细胞图案的方法和系统。

背景技术

常规的细胞培养环境提供很大的前景。细胞培养和细胞共培养可允许科学家发现细胞行为和安全地确定是否所提供的治疗药剂可有效和安全地用于治疗特定疾病。微图案化细胞培养的发展中的最近的进展证明了我们对多细胞群体的结构-功能关系方面的不断了解是非常有价值的。这种微图案化细胞培养产生了对细胞－细胞相互作用的更大程度的控制，特别是在获得精确和可靠的细胞间隔时。微环境水平下的组织结构的研究揭示了在血管再生、肝细胞功能、骨衍生细胞的钙化和神经元生长锥的引导等多种领域的了解。另外，微图案化细胞培养使得研究人员具有制定实验的能力并因此更有效且更高效地进行并行的测试和实验。这增加了能获得科学发现的速率，并加速了新药物的研发，并更快速地阐明某些疾病的机理。

但是，形成微米级别的细胞岛可能是困难的过程，因为这需要能精确操作少量细胞的工具，以便细胞间隔得足够近从而以微米来测量。另外，需要建立细胞岛的细胞和其他生物材料是脆弱的并且容易容易腐蚀，因而需要操作技术没有腐蚀性或对被操作的生物材料不造成其他损害。

已经研发了多种技术以用于在基片上形成细胞岛。这些技术包括借助玻璃基片的光刻性的化学修改和使用较小、低温的印刷头来将承载细胞材料的液滴分配到基片的喷印技术。一个这种印刷技术包括由马萨诸塞的Holliston市的Digilab公司制造并销售的Celljet细胞印刷机。Celljet印刷机印刷作为分配含有细胞的流体液滴的流体分配操作的一部分的细胞。液滴可被分配到微量滴定板或多层板上。用于形成细胞岛的其他技术包括微接触印刷和激光导向细胞打印。直接的微接触印刷典型地涉及使用结构复杂、昂贵的合成橡胶压印部件，该压印部件通常由聚二甲硅氧烷(PDMS)制成并具有微米级别的凹凸图案。这些压印部件通常允许分子平行堆积在目标基片表面上。在接触期间，来自PDMS压印部件的材料被转移到基片上。这种转移需要有效率且通常快速的从压印部件表面到基片的分子转移。一个这种技术在期刊：Journal of Neurobio Technology(2005)3:7中Thibault等人的文章“Direct Micro-contact Printing of Oligonucleotides for Biochip Applications”中被描述。如在该文献中描述的，电子束光刻法用来蚀刻流体PDMS可被注入其中的硅树脂主模。流体PDMS可被脱气然后热固化。然后PDMS可从主模取出以提供能多次使用（这取决于表面化学特性）的压印部件。压印部件的微米级特征部件接触基片并在接触位置将材料印刷到基片上。该过程的成功部分地取决于弹性压印部件与基片的成功接触。

在合成橡胶压印部件的微米级特征部件和基片之间的物理接触必需在压印部件上精确并连续的实现，否则合成橡胶材料将不能在蚀刻过程中用作适当的遮盖部件，或不能将期望的材料印刷在基片上。有时是这样的情况，只形成部分接触，结果“面包圈”图案正确地形成图案的边缘但没有形成图案内部的成功接触。没有形成正确的图案意味着不能形成测试或实验记录，这可能阻止有图案的基底在实验中被使用。

因此，在本领域中需要提供改进的微接触压印部件和压印过程的系统和方法。

发明内容

这里描述的系统和方法特别包括微接触压印部件，该微接触压印部件可用作图案压印部件，以便在微量滴定板的井部件的底板上形成细胞图案。这里描述的微接触压印部件提供了改进的井部件到井部件和板到板的再现性并提供了一组压印柱状件，该组压印柱状件能相对于彼此单独地移动，以便实现与基底表面更一致地接触并由此产生具有改进的重复性和可靠性的精确形成的细胞图案。在其他方面，这里描述的系统和方法包括用于通过印刷或遮盖形成细胞图案的方法和用于制造形成细胞图案的压印部件的方法。但是，应该理解，这里描述的系统和方法能被改变和修改，以用于其他合适的应用，并且这些其他改变增加和修改将不背离本发明的范围。