[发明专利]一种表面局部浸润性可控基底及其应用

说明书

本发明提供了一种表面局部浸润性可控基底，利用该基底可构建三维细胞共培养模型，所述表面局部浸润性可控基底包含超疏水的惰性表面和在所述惰性表面上的图案化电极，且该图案化电极的表面浸润性可控，控制表面浸润性的方法是首先通过微加工等方法制备出图案化电极，然后通过分子修饰改变图案化电极的表面化学成分，使其表面变为超疏水；利用电解析等使该图案化电极的表面进行化学分子脱附，图案化电极表面变为亲水，且上述过程可逆，实现浸润性可控，同时惰性表面不全部被图案化电极覆盖。本发明将所述基底用于制备三维细胞共培养模型，极大地简化了现有制备细胞三维共培养细胞模型的操作及方法。

技术领域

本发明涉及微纳加工技术和细胞培养技术领域，更具体地，涉及一种表面局部浸润性可控基底及其应用。

背景技术

近几年随着微加工技术而发展起来的体外三维模型，结构简单的有微组织（micro-tissμe），更为复杂的是器官芯片（organs-on-achip）。体外三维模型通过将多种细胞构筑成模拟体内组织、器官的三维结构，使其接近或达到组织、器官水平的功能，从而可以进行生物学基础研究、药物筛选以及组织工程研究。举例，MIT的Sangeeta Bhatia利用软刻蚀技术制备了微井阵列，在阵列里培养肝原代细胞，在阵列周围则培养成纤维细胞。基于该体外肝脏系统，作者研究了干细胞功能相关蛋白的表达情况，以及对毒素的耐受性。清华大学的孙伟课题组利用3D打印的方法，制备了含有Hela细胞的网格状水凝胶结构。多伦多大学的Warren Chan课题组将肿瘤细胞置于微流管道中，构建了纳米颗粒的渗透模型。

尽管上述模型能够在不同程度上模拟肿瘤组织的复杂环境，但有的结构相对简单，如肿瘤细胞和正常细胞分隔在不同的区域；有的可控因素相对较少，如肿瘤组织的尺寸难以调控。发展构建体外三维肿瘤模型的新方法、新技术，简捷、高效的制备能够模拟体内复杂结构，为精准医学、转化医学提供个性化的体外模型，仍是当期研究的一个重要挑战。

发明内容

本发明的首要目的在于，提供了一种表面局部浸润性可控基底。

利用本发明提供的表面局部浸润性可控基底可简单、快捷的构建三维细胞共培养模型，且内、外层细胞的形状和大小可控，可为精准医学、转化医学提供个性化的体外模型。

本发明通过以下技术方案实现上述技术目的：

一种表面局部浸润性可控基底，包括超疏水的惰性表面和在所述惰性表面上的图案化电极，且该图案化电极的表面浸润性可控。

优选地，控制图案化电极的表面浸润性可控的方法，包括如下步骤：

S1.在超疏水的惰性表面基底上制备出图案化电极；

S2.通过分子修饰改变图案化电极的表面化学成分，使图案化电极的表面变为超疏水；再将超疏水的图案化电极的表面进行化学分子脱附，图案化电极表面变为亲水，实现浸润性可控。

优选地，表面局部浸润性可控基底的材质为玻璃或硅片。

优选地，超疏水的惰性表面基底是通过表面修饰改变化学成分，成为超疏水惰性表面。

优选地，超疏水的惰性表面基底的制备为：将原始基底进行刻蚀，并用十八烷基三氯硅烷修饰，变为惰性表面。

优选地，S1中制备图案化电极的操作为：通过微加工方法将导电物质的图案沉积在超疏水的惰性表面。同时惰性表面不全部被图案化电极覆盖。上述不全部覆盖的原因在于：为了形成特定图案的三维水凝胶模型，需要惰性基底来保证水凝胶只粘附在亲水的图案部分。

优选地，S2中分子修饰采用的物质为烷基硫醇分子。

优选地，烷基硫醇分子为十二烷基硫醇。