一种利用PDMS图章精准控制单个细胞形状的方法技术

本发明专利技术提供一种利用PDMS图章精准控制单个细胞形状的方法，属于细胞生物学技术领域，是一种精准控制单个细胞边界的方法，能够改变细胞的形状，用于特定的细胞实验。该方法首先设计特定尺寸的微图案阵列，干法刻蚀制造相应的硅板，再利用硅板浇筑二甲基硅氧烷PDMS得到图章，在图章的微图案表面滴加纤连蛋白，并将纤连蛋白拓印到经疏水处理的玻璃基底表面，形成细胞生长的亲水微图案区域。在此玻璃基底上种植细胞，即可约束细胞的粘附边界，控制细胞的生长形状。

【技术实现步骤摘要】
一种利用PDMS图章精准控制单个细胞形状的方法
本专利技术属于细胞生物学
，是基于细胞的粘附铺展原理和微流控技术，人为设计微图案改变细胞生长边界，从而精准控制细胞形状的一种方法。
技术介绍
绝大多数细胞必须附着在基质上才能生长。对于单个细胞来说，其生长环境非常广阔，因此可以随机生长成不同形状。通过制备特定微图案的基底，使细胞粘附在这种微图案基底上生长成为特定形状的细胞，能够改变细胞的部分结构，例如局部黏着斑的生长区域和细胞骨架的排列方式。这样的细胞图案化技术可以广泛用于细胞生物学、组织工程学、药物筛选和创伤治疗等各个研究领域。在目前的细胞图案化技术中，绝大多数是控制细胞群体形状，很少有针对单个细胞的图案化，而且操作繁琐，使用效率不高。亟需一种操作简单并能精确控制单细胞生长形状的方法。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种利用PDMS图章精准控制单个细胞形状的方法，通过设计含有特定形状和大小的微图案阵列的聚二甲基硅氧烷(PDMS，polydimethylsiloxane)图章控制单个细胞的生长形状，主要目的在于人为改变细胞部分结构，从而为更好地探究细胞这部分结构的功能提供工具。本专利技术的技术方案：一种利用PDMS图章精准控制单个细胞形状的方法，具体过程为：步骤一、设计细胞生长的微图案阵列，通过干法刻蚀加工得到硅板1-2；步骤二、将聚二甲基硅氧烷PDMS混合液1-1倒在硅板1-2上，对硅板1-2加热后切割得到固体PDMS图章1-3，对固体PDMS图章1-3的微图案表面进行硅烷化处理；步骤三、将纤连蛋白溶液滴加到固体PDMS图章1-3的微图案表面并晾干；步骤四、用泊洛沙姆溶液对玻璃基底1-5进行疏水化处理；步骤五、然后将固体PDMS图章1-3的微图案表面贴于玻璃基底1-5表面，使纤连蛋白1-4转移至玻璃基底1-5上；步骤六、进行细胞种植，种植后的细胞只能在预设形状的纤连蛋白1-4区域生长，从而精准控制细胞的生长边界。所述步骤一中，微图案阵列中的微图案的边长不超过20μm，微图案间距不低于100μm，干法刻蚀的深度为10μm。所述步骤二中，聚二甲基硅氧烷PDMS混合液1-1是由聚二甲基硅氧烷PDMS的预聚体和固化剂按照10:1的质量比混合制得的；加热温度为70-80℃，加热时间为60-90min。所述步骤二中，硅烷化处理的过程具体为：将3-氨丙基三乙氧基硅烷与丙酮溶液按1:15-1:20的比例混合，配制硅烷化溶液；将硅烷化溶液滴于固体PDMS图章1-3的微图案阵列表面20-30min，依次用丙酮、无水乙醇、纯水清洗，然后置于110-120℃下加热60-90min。所述步骤三中，纤连蛋白溶液是纤连蛋白按2％w/v的比例溶于磷酸缓冲盐溶液中制得的。所述步骤四中，泊洛沙姆溶液是由泊洛沙姆按0.5％w/v的比例溶于磷酸缓冲盐溶液制得的。本专利技术的有益效果：该专利技术通过自行设计细胞生长区域的微图案，能够培养出特定形状的细胞，有针对性地改变细胞结构，用于相应的科学实验研究。该技术简单易操作，而且图章可以多次重复使用。附图说明图1为PDMS图章法流程示意图。图2为PDMS图章结构示意图。图中：1-1聚二甲基硅氧烷PDMS混合液；1-2硅板；1-3固体PDMS图章；1-4纤连蛋白；1-5玻璃基底；2-1微图案阵列。具体实施方式下面将结合具体实施例对本专利技术的技术方案进行进一步的说明。1.设计并制备微图案硅板为得到特定形状的单个细胞，设计的每个微图案边长为20μm，间距为100μm。用Auto-CAD软件设计微图案，形成30*30的阵列，如图2所示。通过干法刻蚀加工所述微图案阵列，深度为10μm，得到该微图案阵列的硅板。2.制备聚二甲基硅氧烷图章如图1所示，将聚二甲基硅氧烷PDMS的预聚体和固化剂按照10:1的比例混合并搅拌均匀，倒在微图案阵列制造硅板1-2上并置于80℃加热板上面烘烤1h，直至聚二甲基硅氧烷成固体。将其揭下，分别切割得到含有微图案阵列的固体PDMS图章1-3。3.疏水修饰玻璃基底将泊洛沙姆按0.5％(w/v)的比例溶于PBS缓冲液中以配制泊洛沙姆溶液。将泊洛沙姆溶液滴在玻璃基底1-5上，1h后吸去多余的泊洛沙姆溶液，静置20min风干。4.将纤连蛋白转印到基底上将3-Aminopropyl-Triethoxysilane与丙酮溶液按1:19的比例混合，配制硅烷化溶液。将硅烷化溶液滴于固体PDMS图章1-3的微图案阵列表面30min，依次用丙酮、无水乙醇、纯水清洗，然后置于120℃加热板上加热1h。将纤连蛋白(纤连蛋白按2％(w/v)的比例溶于磷酸缓冲盐溶液中)1-4滴于固体PDMS图章1-3的微图案阵列表面，静置40min晾干。将固体PDMS图章1-3的微图案阵列表面贴于已经疏水处理的玻璃基底1-5上，施加0.06N的载荷10s。揭下图章，纤连蛋白1-4便以设计好的微图案阵列转印到了玻璃基底1-5上。5.细胞种植将细胞通过常规培养技术种植在此玻璃基底上。细胞只能在含有亲水的纤连蛋白的玻璃基底微图案区域生长，从而得到特定形状的细胞。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用PDMS图章精准控制单个细胞形状的方法，其特征在于，具体过程为：/n步骤一、设计细胞生长的微图案阵列，通过干法刻蚀加工得到硅板(1-2)；/n步骤二、将聚二甲基硅氧烷PDMS混合液(1-1)倒在硅板(1-2)上，对硅板(1-2)加热后切割得到固体PDMS图章(1-3)，对固体PDMS图章(1-3)的微图案表面进行硅烷化处理；/n步骤三、将纤连蛋白溶液滴加到固体PDMS图章(1-3)的微图案表面并晾干；/n步骤四、用泊洛沙姆溶液对玻璃基底(1-5)进行疏水化处理；/n步骤五、然后将固体PDMS图章(1-3)的微图案表面贴于玻璃基底(1-5)表面，使纤连蛋白(1-4)转移至玻璃基底(1-5)上；/n步骤六、进行细胞种植，种植后的细胞只能在预设形状的纤连蛋白(1-4)区域生长，从而精准控制细胞的生长边界。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用PDMS图章精准控制单个细胞形状的方法，其特征在于，具体过程为：
步骤一、设计细胞生长的微图案阵列，通过干法刻蚀加工得到硅板(1-2)；
步骤二、将聚二甲基硅氧烷PDMS混合液(1-1)倒在硅板(1-2)上，对硅板(1-2)加热后切割得到固体PDMS图章(1-3)，对固体PDMS图章(1-3)的微图案表面进行硅烷化处理；
步骤三、将纤连蛋白溶液滴加到固体PDMS图章(1-3)的微图案表面并晾干；
步骤四、用泊洛沙姆溶液对玻璃基底(1-5)进行疏水化处理；
步骤五、然后将固体PDMS图章(1-3)的微图案表面贴于玻璃基底(1-5)表面，使纤连蛋白(1-4)转移至玻璃基底(1-5)上；
步骤六、进行细胞种植，种植后的细胞只能在预设形状的纤连蛋白(1-4)区域生长，从而精准控制细胞的生长边界。


2.根据权利要求1所述的一种利用PDMS图章精准控制单个细胞形状的方法，其特征在于，所述步骤一中，微图案阵列中的微图案的边长不超过20μm，微图案间距不低于100μm，干法刻蚀的深度为10μm。


3.根据权利要求1或2所述的一种利用PDMS图章精准控制单个细胞形状的方法，其特征在于，所述步骤二中，聚二甲基硅氧烷PDMS混合液(1-1)是由聚二甲基硅氧烷PDMS的预聚体和固化剂按照10:1的质量比混合制得的；加热温度为70-80℃，加热时间为60-90min。


4.根据权利要求1或2所述的一种利用PDMS图章精准控制单个细胞形状的方法，其特征在于，所述步骤二中，硅烷化处理的过程具体为：将3-氨丙基三乙氧基硅烷与丙酮溶液按1:15-1:20的比例混合，配制硅烷化溶液；将硅烷化溶液滴于固体...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘波，王贤萌，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21