一种“金字塔”样三维细胞聚集培养芯片及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种“金字塔”样三维细胞聚集培养芯片及其制备方法。该方法利用软光刻的方法制备具有“金字塔”样的阵列模板，再用聚二甲基硅氧烷(PDMS)制备成具有反金字塔结构的凹陷阵列芯片。在接种细胞后，由于芯片内凹陷具有倾斜的侧壁，迫使细胞聚集在其底部，进而聚集成三维细胞团。本发明专利技术的芯片与一般的垂直曝光所得到的垂直侧边的凹陷阵列相比，侧边倾斜的凹陷阵列可以对其中存在的细胞产生来自底边和四个侧壁上挤压的力，使其中的细胞更易聚集成球，提高了实验的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种“金字塔”样三维细胞聚集培养芯片及其制备方法
本专利技术属于材料科学微制造工艺，具体涉及一种“金字塔”样三维细胞聚集培养芯片及其制备方法。
技术介绍
与传统的二维平面细胞培养相比，三维细胞培养更能接近细胞在体内的生长状态，同时使培养的细胞具有更真实的功能，例如：拟胚体，癌细胞球等。这些具有三维结构的细胞团可以被应用于发育学，药物筛选，癌症治疗等领域。传统三维细胞团制备方法，例如：悬滴法，悬浮培养等，所制备的细胞团或细胞球缺乏可控性。相比之下，利用微加工工艺制备的具有可控凹陷结构的芯片，可以实现制备具有可控尺寸的细胞团或细胞球。然而，目前利用软光刻技术制备的具有凹陷结构的芯片大多具有垂直的凹陷侧壁，在一定程度上难以促进细胞聚集成团。为此，此专利技术在软光刻的基础上，配以一个可调节平台，通过倾斜角曝光法制备出具有“金字塔”样的模板，最后利用此模板制备具有倾斜侧壁结构的凹陷三维细胞聚集培养芯片。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种促进细胞聚集成团的具有凹陷结构的细胞培养芯片。其凹陷结构的侧壁具有一定的倾斜角度，接种细胞后，在倾斜侧壁的作用下，迫使细胞聚集在凹陷结构的底部，进而形成具有功能的细胞球，例如：拟胚体，癌细胞球等。一种“金字塔”样三维细胞聚集培养芯片，该芯片为凹陷阵列结构的芯片，所述的凹陷为反金字塔结构，该芯片采用软光刻方法制备而得，在利用软光刻进行紫外曝光的时候，将曝光平台改为可以调节倾斜角度以及可以自由旋转的平台。所述反金字塔结构其开口为600-1000微米的正方形，其底部为200-400微米的正方形，开口与底面由多个倾斜的侧壁连接。一种“金字塔”样三维细胞聚集培养芯片的制备方法，该方法为软光刻方法，按照以下步骤进行：(1)在玻璃或硅片基底表面旋涂200-800微米厚的SU-8光刻胶，95℃前烘2-8小时，(2)将边长为200-400微米的正方形的阵列掩膜固定于含有光刻胶的基底表面，并置于可以调节倾斜角度以及自由旋转的平台上，(3)紫外曝光时，可以调节平台的倾斜角度15-75度，每次调整角度曝光后平台可以以45或90度的转角旋转后进行下一次曝光。如图2所示，(4)95℃后烘10-30分钟，自然冷却后用乳酸乙酯溶掉未曝光的SU-8胶，形成具有“金字塔”样的阵列模板，(5)180℃坚膜2小时，最后用此模板制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片。一种“金字塔”样三维细胞聚集培养芯片的制备方法，所制备的“金字塔”样SU-8模板的曝光过程中，可以90度的转角旋转4次曝光，或以45度的转角旋转8次进行曝光。在4次曝光法中，每次曝光时需沿着正方形掩膜的4个顶点倾斜曝光，且倾斜角度保持不变；而在8次曝光法中，则需沿着正方形掩膜的4个顶点以及4个边各曝光一次，此时，4个顶点曝光选用同一固定的倾斜角度，4个边选用另一个固定的倾斜角度，且沿顶点曝光的倾斜角度要大于沿边曝光的倾斜角度。“金字塔”样SU-8模板制备完成后，利用该模板复制出聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片，以用于三维细胞聚集培养。本专利技术的优势是，本专利技术的芯片与一般的垂直曝光所得到的垂直侧边的凹陷阵列相比，侧边倾斜的凹陷阵列可以对其中存在的细胞产生来自底边和四个侧壁上挤压的力，使其中的细胞更易聚集成球，提高了实验的效率。利用本方法制备的具有凹陷结构的芯片可以应用于三维细胞球的形成，例如拟胚体，癌细胞球，等。所形成的三维细胞球可用于研究组织分化、药物筛选等领域。附图说明图1为“金字塔”样三维细胞聚集培养芯片结构示意图，其中(a)俯视图，(b)主视图；图2为倾斜角曝光示意图；图3为实施例1“金字塔”样凹陷三维细胞聚集培养芯片扫描电子显微镜表征，其中，a为俯视图，b为俯视放大图，c为侧视图；d为侧视放大图。图4为实施例2“金字塔”样凹陷三维细胞聚集培养芯片扫描电子显微镜表征，其中，a为俯视图，b为俯视放大图，c为侧视图；d为侧视放大图。图5为实施例3“金字塔”样凹陷三维细胞聚集培养芯片扫描电子显微镜表征，其中，a为俯视图，b为俯视放大图，c为侧视图；d为侧视放大图。具体实施方法一种“金字塔”样三维细胞聚集培养芯片，如图1所示，该芯片为凹陷阵列结构的芯片，所述的凹陷为反金字塔结构，该芯片利用倾斜曝光的软光刻技术制备出具有“金字塔”样结构的模板，再利用该模板制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片。在利用软光刻进行紫外曝光的时候，将曝光平台改为可以调节倾斜角度以及可以自由旋转的平台。该芯片的特点在于每个凹陷结构都具有倾斜的侧壁，在其作用下迫使接种的细胞聚集在凹陷结构的底部形成细胞团或细胞球。实施例1一种“金字塔”样三维细胞聚集培养芯片的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行制作：(1)在玻璃基底表面旋涂350微米厚的SU-8光刻胶，95℃前烘2小时，(2)将边长为200微米的正方形的阵列掩膜固定于含有光刻胶的基底表面，并置于可以调节倾斜角度以及自由旋转的平台上，如图2，(3)紫外曝光时，调节平台的倾斜角度为37度，同时每次曝光后平台以90度的转角旋转后进行下一次曝光，共4次，(4)95℃后烘10分钟，自然冷却后用乳酸乙酯溶掉未曝光的SU-8胶，形成具有“金字塔”样的阵列模板，(5)180℃坚膜2小时，最后用此模板制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片，其扫描电子显微镜表征如图3。实施例2一种“金字塔”样三维细胞聚集培养芯片的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行制作：(1)在玻璃基底表面旋涂600微米厚的SU-8光刻胶，95℃前烘8小时，(2)将边长为200微米的正方形的阵列掩膜固定于含有光刻胶的基底表面，并置于可以调节倾斜角度以及自由旋转的平台上，(3)紫外曝光时，沿顶点曝光4次，倾斜角度为45度，沿边曝光4次，倾斜角度为45度，每次曝光旋转45度。(4)95℃后烘10分钟，自然冷却后用乳酸乙酯溶掉未曝光的SU-8胶，形成具有“金字塔”样的阵列模板，(5)180℃坚膜2小时，最后用此模板制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片，其扫描电子显微镜表征如图4。实施例3一种“金字塔”样三维细胞聚集培养芯片的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行制作：(1)在玻璃基底表面旋涂600微米厚的SU-8光刻胶，95℃前烘8小时，(2)将边长为200微米的正方形的阵列掩膜固定于含有光刻胶的基底表面，并置于可以调节倾斜角度以及自由旋转的平台上，(3)紫外曝光时，沿顶点曝光4次，倾斜角度为45度，沿边曝光4次，倾斜角度为30度，每次曝光旋转45度。(4)95℃后烘30分钟，自然冷却后用乳酸乙酯溶掉未曝光的SU-8胶，形成具有“金字塔”样的阵列模板，(5)180℃坚膜2小时，最后用此模板制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片，其扫描电子显微镜表征如图5。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种“金字塔”样三维细胞聚集培养芯片，其特征在于：该芯片为凹陷阵列结构的芯片，所述的凹陷为反金字塔结构，该芯片利用倾斜曝光的软光刻技术制备出具有“金字塔”样结构的模板，再利用该模板制备出聚二甲基硅氧烷芯片，在利用软光刻进行紫外曝光的时候，将曝光平台改为可以调节倾斜角度以及可以自由旋转的平台。

【技术特征摘要】
1.一种“金字塔”样三维细胞聚集培养芯片，其特征在于：该芯片为凹陷阵列结构的芯片，所述的凹陷为反金字塔结构，该芯片利用倾斜曝光的软光刻技术制备出具有“金字塔”样结构的模板，再利用该模板制备出聚二甲基硅氧烷芯片，在利用软光刻进行紫外曝光的时候，将曝光平台改为可以调节倾斜角度以及可以自由旋转的平台。2.按照权利要求1所述一种“金字塔”样三维细胞聚集培养芯片，其特征在于所述反金字塔结构其开口为600-1000微米的正方形，其底部为200-400微米的正方形，开口与底面由多个倾斜的侧壁连接。3.按照权利要求1所述一种“金字塔”样三维细胞聚集培养芯片的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦建华，魏文博，刘海涛，王亚清，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21