【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于单细胞捕获领域，具体涉及一种捕获单细胞微图案阵列及其制备方法和应用。
技术介绍
1、生物材料和再生医学领域的一个关键基础课题是细胞-环境相互作用，细胞在材料表面的行为受到细胞因素和材料表面微环境等多因素的共同影响。但目前，大多数关于细胞的生物测定得到的数据是基于群体细胞的平均值，这阻碍了对单因素与细胞相互作用机制的精确和系统认识，因而如何捕获单个细胞受到研究人员的广泛关注。近年来，单细胞培养阵列得到发展，其中微图案技术也被用于该方向。但目前大多数关于微图案阵列捕获单细胞的方法集中于使用细胞外基质、肽和聚合物进行微图案化，以控制细胞附着在用于细胞图案化的底物上，进而研究微图案的形状对细胞行为的影响，研究方向较为单一。
2、因此，基于电学微环境可以调控细胞行为的生物学效应，本专利技术采用一种改进的微图案技术来捕获单个细胞。
技术实现思路
1、为解决现有技术的缺点和不足之处，同时为向单细胞捕获方法提供更多的实验方案，本专利技术的首要目的在于提供一种捕获单细胞微图案阵列。
2、本专利技术的另一目的在于提供上述的一种捕获单细胞微图案阵列的制备方法。本专利技术通过碱热处理、激光刻蚀、分子接枝和电化学聚合的方法，在钛片表面构建了具有亲疏水差异的纳米针钛酸钠和导电聚合物涂层的微图案阵列，这为细胞的特异性黏附提供了物理基础，同时微图案阵列大小限制细胞黏附数量，进而实现单细胞捕获。
3、本专利技术的再一目的在于提供上述一种捕获单细胞微图案阵列在细胞研究
4、本专利技术目的通过以下技术方案实现：
5、一种捕获单细胞微图案阵列，所述捕获单细胞微图案阵列包括构建在钛片表面的微图案阵列及钛片，所述微图案阵列由分子接枝后的纳米针钛酸钠形成的区域和多个导电聚合物沉积形成的微区组成，每个导电聚合物沉积形成的微区由分子接枝后的纳米针钛酸钠包围，进而形成规律性阵列。
6、所述导电聚合物为掺杂或不掺杂的聚吡咯或聚苯胺，掺杂的导电聚合物具体为氯掺杂的平滑结构聚吡咯、萘磺酸掺杂的纳米锥结构聚吡咯或为硫酸根掺杂的聚苯胺。
7、所述分子接枝是指十八烷基三氯硅烷分子接枝。
8、所述导电聚合物沉积形成的微区为亲水区域，纳米针钛酸钠形成的区域为超疏水区域。
9、所述导电聚合物沉积形成的微区为细胞黏附区域，纳米针钛酸钠形成的区域为非细胞黏附区域。
10、所述捕获单细胞微图案阵列是通过碱热处理、激光刻蚀、分子接枝和电化学聚合方法，在钛片表面构建微图案阵列制得。
11、一种捕获单细胞微图案阵列的制备方法，包括以下步骤：
12、(1)钛表面碱热处理
13、对钛片进行酸洗除去表面的氧化膜，得到预处理的钛片，再将预处理的钛片置于装有氢氧化钠溶液的水热反应釜中进行碱热反应，待反应结束并干燥后得到具有纳米针钛酸钠膜层的钛片。
14、(2)钛酸钠层微图案的构建
15、对步骤(1)处理后的钛片进行激光刻蚀以在钛酸钠膜表面形成凹槽微区，得到具有微区阵列的钛酸钠膜层的钛片。
16、(3)分子接枝
17、将步骤(2)处理后的钛片置于含有硅烷偶联剂的有机溶剂中进行化学反应，得到具有超疏水表面的微区阵列钛片。
18、(4)电化学沉积导电聚合物
19、选用三电极模式，导电金属为对电极，步骤(3)中制得的具有超疏水表面的微区阵列钛片为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，电解质溶液为含有导电聚合物单体的酸溶液，通过电化学反应将导电聚合物沉积在钛酸钠膜层的凹槽微区中，得到的具有导电聚合物的微图案阵列钛片即为所述捕获单细胞微图案阵列。
20、在其中一个优选的技术方案中，步骤(1)中去除钛电极表面的氧化膜的酸洗溶液为氢氟酸和硝酸的混合溶液；
21、步骤(1)中所述酸洗时间为5～10min，优选7min；
22、步骤(1)中所述氢氧化钠溶液的浓度为1～4mol/l，优选2mol/l；
23、步骤(1)中所述碱热反应的温度为70～120℃，优选100℃；
24、步骤(1)中所述碱热反应的时间为12～36h，优选24h；
25、步骤(1)中所述干燥的温度≤100℃。
26、在其中一个优选的技术方案中，步骤(2)中所述激光刻蚀是指在室温条件下，使用激光打标机对钛电极表面的钛酸钠膜层进行刻蚀；通过软件设置打标图案、激光路径、激光功率和激光扫描速度，将纳米钛酸钠膜层进行图案化加工，制备微区阵列结构。
27、在其中一个优选的技术方案中，步骤(2)中所述激光刻蚀的激光功率1～5w；激光扫描速度为50～200mm/s；设置激光刻蚀微区大小为20μm×20μm～70μm×70μm，设置微区间隔为130μm～170μm；
28、在其中一个优选的技术方案中，步骤(2)中所述凹槽大小为40～100μm的方形微区；所述凹槽与凹槽之间的距离为100～150μm；所述凹槽呈阵列分布。总之，凹槽形成多个微区。
29、在其中一个优选的技术方案中，步骤(3)中所述的硅烷偶联剂和有机溶剂的体积比为1:200～1:50，优选1:100。
30、在其中一个优选的技术方案中，步骤(3)中所述的硅烷偶联剂优选为十八烷基三氯硅烷，所述有机溶剂优选为正庚烷。
31、在其中一个优选的技术方案中，步骤(3)中所述化学反应的时间为10min～30min。所述化学反应在常温下进行。
32、在其中一个优选的技术方案中，步骤(4)中所述电化学反应为恒电流法、恒电位法等；所述导电金属为铂或铜等。
33、在其中一个优选的技术方案中，步骤(4)中所述电解质溶液中酸的浓度为0.01～0.4mol/l，电解质溶液中导电聚合物单体的浓度为0.1～0.3mol/l。
34、在其中一个优选的技术方案中，步骤(4)中所述酸溶液为硫酸、盐酸、萘磺酸中的至少一种。
35、在其中一个优选的技术方案中，步骤(4)中所述导电聚合物单体优选为吡咯和/或苯胺。
36、在其中一个优选的技术方案中，以步骤(4)制备的具有导电聚合物的微图案阵列钛片作为工作电极，重复步骤(4)所述的电化学反应，制得所述捕获单细胞微图案阵列；
37、具体步骤为：完成步骤(4)所述电化学反应后，将制备的具有导电聚合物的微图案阵列钛片作为工作电极，导电金属为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，电解质溶液为含有导电聚合物单体的酸溶液，再次进行电化学反应，制得所述捕获单细胞微图案阵列；在该步骤中的工艺参数优选方案与步骤(4)相同：电化学反应为恒电流法、恒电位法，导电金属为铂或铜，电解质溶液中酸的浓度为0.01～0.4mol/l，电解质溶液中导电聚合物单体的浓度为0.1～0.3mol/l，酸溶液为硫酸、盐酸、萘磺酸中的至少一种，导电聚合物单体为吡咯和/或苯胺。
38、上述一种捕获单细胞微图案阵本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种捕获单细胞微图案阵列，其特征在于：所述捕获单细胞微图案阵列包括构建在钛片表面的微图案阵列及钛片，所述微图案阵列由分子接枝后的纳米针钛酸钠形成的区域和多个导电聚合物沉积形成的微区组成，每个导电聚合物沉积形成的微区由分子接枝后的纳米针钛酸钠包围，进而形成规律性阵列。
2.根据权利要求1所述的一种捕获单细胞微图案阵列，其特征在于：所述导电聚合物为掺杂或不掺杂的聚吡咯或聚苯胺，掺杂的导电聚合物具体为氯掺杂的平滑结构聚吡咯、萘磺酸掺杂的纳米锥结构聚吡咯或为硫酸根掺杂的聚苯胺；
3.根据权利要求1的一种捕获单细胞微图案阵列，其特征在于：所述导电聚合物沉积形成的微区为亲水区域，纳米针钛酸钠形成的区域为超疏水区域；
4.根据权利要求1～3任一项所述一种捕获单细胞微图案阵列的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中去除钛电极表面的氧化膜的酸洗溶液为氢氟酸和硝酸的混合溶液；
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述激光刻蚀是指在室温条件下，使用激光打标机对钛电极表面的钛
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的硅烷偶联剂和有机溶剂的体积比为1:200～1:50；
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述电化学反应为恒电流法、恒电位法；所述导电金属为铂或铜；
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：以步骤(4)制备的具有导电聚合物的微图案阵列钛片作为工作电极，重复步骤(4)所述的电化学反应，制得所述捕获单细胞微图案阵列。
10.根据权利要求1～3任一项所述一种捕获单细胞微图案阵列在细胞研究方面的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种捕获单细胞微图案阵列，其特征在于：所述捕获单细胞微图案阵列包括构建在钛片表面的微图案阵列及钛片，所述微图案阵列由分子接枝后的纳米针钛酸钠形成的区域和多个导电聚合物沉积形成的微区组成，每个导电聚合物沉积形成的微区由分子接枝后的纳米针钛酸钠包围，进而形成规律性阵列。
2.根据权利要求1所述的一种捕获单细胞微图案阵列，其特征在于：所述导电聚合物为掺杂或不掺杂的聚吡咯或聚苯胺，掺杂的导电聚合物具体为氯掺杂的平滑结构聚吡咯、萘磺酸掺杂的纳米锥结构聚吡咯或为硫酸根掺杂的聚苯胺；
3.根据权利要求1的一种捕获单细胞微图案阵列，其特征在于：所述导电聚合物沉积形成的微区为亲水区域，纳米针钛酸钠形成的区域为超疏水区域；
4.根据权利要求1～3任一项所述一种捕获单细胞微图案阵列的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中去除钛电极表面的氧化膜的酸洗...
【专利技术属性】
技术研发人员：宁成云，刘城利，王珍高，黄怡萱，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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