建立神经元之间单细胞水平连接的装置和生长连接方法制造方法及图纸

一种建立神经元之间单细胞水平连接的装置和方法，其包括：上表面上附蛋白条带的基底，基底上蛋白条带外的区域覆聚醚Ｆ１２７层；覆于基底上表面的下表面具微凹槽单元的聚二甲基硅氧烷印章；微凹槽单元包括：一直线型中间凹槽和设于中间凹槽左或／和右侧的至少一条直线型侧凹槽，侧凹槽中间段与中间凹槽不相交，侧凹槽中间段外的两端段向远离中间凹槽方向倾斜；槽端处设垂直孔道；蛋白条带与凹槽相交不重合；神经元送入通道内只黏附在蛋白质条带上，其突起则沿蛋白条带定向生长而不发生分支，从而获得神经元单细胞水平的单线连接；其结构简单、易操作，可控制神经突起有序生长，可精确研究神经细胞间电信号传导，为生物传感器制造提供基础支持。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在单细胞水平控制神经细胞图案化生长的装置和生长方法，特别是在。
技术介绍
神经元由胞体和神经纤维组成，是构成神经系统结构和功能的基本单位。神经元 的功能依赖于神经元间的联系和信息交换，而这种信息交换正是通过神经纤维网络间神经 电信号的传导完成的。因此研究神经元之间电信号传导的机制是理解神经元功能的基础。 但是，在传统的培养方法中每个神经元表面都有很多突起生成，这些突起又发出大量分支 形成网络状结构，导致每个神经元所传导的电信号非常复杂。控制动物神经元使其形成图 形规则的网络可以用来研究神经生物学和认知科学的重要问题，这就需要一种可以精确控 制神经网络生长的方法，目前人们已经研究出了一些方法 例如在文献1 :Hellera D A. ， Gargab V， Kelleherb K J， Leea TC， Mahbubania S， Sigworthb LA， Leea T R， Reab M A， Biomaterials， 2005， 26， 883-889中，ReaMichael A等人对整个神经网络的生长进行了图案化的控制，在该研究中，科研人员用表面带有微 结构(该微结构由宽度6微米，间隔50微米的多条直线相互交叉形成网状结构，交叉点为 14X14微米的方形结构)的聚二甲基硅氧烷印章将层粘连蛋白的一个具有19个氨基酸的 片段PA22-2转移到了金的表面，金原子和氨基酸N-末端的硫原子形成牢固的共价键结合； 将神经细胞悬液种植在吸附具有19个氨基酸的片段PA22-2的基底上，神经细胞的胞体黏 着于方形结构上，突起则沿着网状结构生长；该方法虽然实现了神经网络的可控生长，但是 神经突起还是存在有分支，每个神经元接受多个传导信号，这给精确研究神经电信号的传 导带来了一定难度。 在文献2 :Taylor A. M. ， Blurton-Jones M. ， Rhee S. W. ， Cribbs D. H. ， CotmanC. W. ， Jeon N丄，Nature Methods, 2005， 2， 599-605中，Jeon Nooli小组首次实现了神经轴 突的独立生长；该课题组利用软刻蚀技术制作了两个聚二甲基硅氧烷的小室，两个小室之 间通过平行排列的10微米宽，3微米深的凹槽相连接，两个小室之间存在50微升的容积差， 将神经细胞悬液种植在容积大的一侧小室，神经轴突在静水压的作用下将通过凹槽进入另 一侧小室，从而实现了神经轴突的独立生长；该方法在神经突起的控制方面是一个突破，但 是此方法操作起来较为复杂，没有实现单细胞水平的调控，并且当神经轴突进入另一侧小 室后还是会形成网络状结构。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术在对神经细胞的生长进行图案化控制时，是对整 个神经网络进行控制，无法达到单细胞的水平，神经细胞之间的联系也无法达到单线连接 的缺点；以及制作工艺较为复杂，重复性不高的缺陷，从而提供一种简单易操作的建立神经 元之间单细胞水平连接的装置和生长连接方法，以便研究神经元间电信号传导。 本专利技术的目的是通过以下的技术方案实现的 本专利技术提供的建立神经元之间单细胞水平连接的装置，其包括-基底，所述基底上表面上附着有促进神经细胞黏附的宽度为5_10微米的蛋白条带；两相邻蛋白条带间间距为20-100微米；所述基底上表面上蛋白条带之外的其它区域涂覆有抗拒细胞黏附的聚醚F127层；-紧密覆于所述基底上表面上的下表面上具有至少一组微凹槽单元的聚二甲基硅 氧烷印章； 所述微凹槽单元包括 —条直线型中间凹槽； 设置于所述直线型中间凹槽左侧或/和右侧的至少一条直线型侧凹槽；所述直线 型侧凹槽的中间段与所述直线型中间凹槽不相交，所述直线型侧凹槽中间段之外的两端段 分别向远离直线型中间凹槽的方向倾斜；所述直线型中间凹槽、和所述直线型侧凹槽的槽 端处分别设有与相应凹槽相通的垂直孔道；所述直线型中间凹槽和所述直线型侧凹槽的长 度均在1. 5-2厘米范围内，宽度均为40微米；两相邻凹槽槽壁间间距为500微米-1厘米； 所述基底上表面上附着的蛋白条带与所述聚二甲基硅氧烷印章的直线型中间凹 槽和直线型侧凹槽相交不重合。 所述蛋白条带宽度为5微米。所述的聚醚F127为(H(0CH2CH2)x(0CH2CHCH3)y(0CH2CH2)z0H);其中，x > l，代 表-0CH2CH2-的个数；y > l，代表-0CH2CHCH3-的个数；z > l，代表-0CH2CH2-的个数。 本专利技术提供的建立神经元之间单细胞水平连接的生长连接方法，包括以下步骤 1)使用光刻技术，分别在硅片上刻制微结构单元一和微结构单元二 ； 所述微结构单元一由平行排列的直线型凹槽组成，所述直线型凹槽宽度为5-10 微米，所述直线型凹槽间距为20-100微米； 所述微结构单元二具有至少一组凸型线型微结构单元，该凸形线型微结构单元包 括一条直线型中间凸型线；位于所述直线型中间凸型线左侧或/和右侧的至少一条直线 型侧凸型线；所述直线型侧凸型线与所述直线型中间凸型线不相交；所述直线型侧凸型线 的中间段之外的两端段分别向远离直线型中间凸型线的方向倾斜；所述直线型中间凸型线 和所述直线型侧凸型线长度均在1. 5-2厘米范围内，宽度40微米；两相邻凸型线间间距为 500微米-1厘米； 2)基底的制备 以具有微结构单元一的硅片作模板，用聚二甲基硅氧烷其进行翻模，得到聚二甲 基硅氧烷印章一； 所述聚二甲基硅氧烷印章一上表面上具有平行排列的凸型条带，该凸型条带宽度 为5-10微米，间距为20-100微米; 将聚二甲基硅氧烷印章一的具有凸型条带的面上蘸上促进神经细胞黏附的蛋白 溶液，吹干；将其有凸型条带的面朝下垂直置于细胞培养皿表面中，5-10分钟后揭去聚二 甲基硅氧烷印章一，蛋白从聚二甲基硅氧烷印一的凸型条带上转移到细胞培养皿表面对应 的部位，在细胞培养皿表面形成平行排列的蛋白质条带； 将表面吸附有蛋白质条带的细胞培养皿用聚醚F127孵育45-60分钟后，聚醚F1275吸附在细胞培养皿表面蛋白质条带之外的其它区域，形成基底，所述基底上表面上附着有促进神经细胞黏附的宽度为5-10微米的蛋白条带，蛋白条带之外的其它区域涂覆有抗拒细胞黏附的聚醚F127层； 3)聚二甲基硅氧烷印章的制备 以具有微结构单元二的硅片作模板，用聚二甲基硅氧烷对其进行翻模，得到聚二 甲基硅氧烷印章； 所述第二聚二甲基硅氧烷印章的下表面上具有至少一组微凹槽单元；所述微凹槽 单元包括 所述微凹槽单元包括 —条直线型中间凹槽； 设置于所述直线型中间凹槽左侧或/和右侧的至少一条直线型侧凹槽；所述直线 型侧凹槽的中间段与所述直线型中间凹槽不相交，所述直线型侧凹槽中间段之外的两端段 分别向远离直线型中间凹槽的方向倾斜；所述直线型中间凹槽、和所述直线型侧凹槽的槽 端处分别设有与相应凹槽相通的垂直孔道；所述直线型中间凹槽和所述直线型侧凹槽的长 度均在1. 5-2厘米范围内，宽度均为40微米；两相邻凹槽槽壁间间距为500微米-1厘米； 4)将所述聚二甲基硅氧烷印章的具有微凹槽单元的下表面朝上，在等离子清洗器 中氧化；之后，取出聚二甲基硅氧烷印章与基底进行组装 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种建立神经元之间单细胞水平连接的装置，其特征在于，包括：　　一基底，所述基底上表面上附着有促进神经细胞黏附的宽度为５－１０微米的蛋白条带；两相邻蛋白条带间间距为２０－１００微米；所述基底上表面上蛋白条带之外的其它区域涂覆有抗拒细胞黏附的聚醚Ｆ１２７层；　　一紧密覆于所述基底上表面上的下表面上具有至少一组微凹槽单元的聚二甲基硅氧烷印章；　　所述微凹槽单元包括：　　一条直线型中间凹槽；　　设置于所述直线型中间凹槽左侧或／和右侧的至少一条直线型侧凹槽；所述直线型侧凹槽的中间段与所述直线型中间凹槽不相交，所述直线型侧凹槽中间段之外的两端段分别向远离直线型中间凹槽的方向倾斜；所述直线型中间凹槽、和所述直线型侧凹槽的槽端处分别设有与相应凹槽相通的垂直孔道；所述直线型中间凹槽和所述直线型侧凹槽的长度均在１．５－２厘米范围内，宽度均为４０微米；两相邻凹槽槽壁间间距为５００微米－１厘米；　　所述基底上表面上附着的蛋白条带与所述聚二甲基硅氧烷印章的直线型中间凹槽和直线型侧凹槽相交不重合。

【技术特征摘要】
一种建立神经元之间单细胞水平连接的装置，其特征在于，包括一基底，所述基底上表面上附着有促进神经细胞黏附的宽度为5-10微米的蛋白条带；两相邻蛋白条带间间距为20-100微米；所述基底上表面上蛋白条带之外的其它区域涂覆有抗拒细胞黏附的聚醚F127层；一紧密覆于所述基底上表面上的下表面上具有至少一组微凹槽单元的聚二甲基硅氧烷印章；所述微凹槽单元包括一条直线型中间凹槽；设置于所述直线型中间凹槽左侧或/和右侧的至少一条直线型侧凹槽；所述直线型侧凹槽的中间段与所述直线型中间凹槽不相交，所述直线型侧凹槽中间段之外的两端段分别向远离直线型中间凹槽的方向倾斜；所述直线型中间凹槽、和所述直线型侧凹槽的槽端处分别设有与相应凹槽相通的垂直孔道；所述直线型中间凹槽和所述直线型侧凹槽的长度均在1.5-2厘米范围内，宽度均为40微米；两相邻凹槽槽壁间间距为500微米-1厘米；所述基底上表面上附着的蛋白条带与所述聚二甲基硅氧烷印章的直线型中间凹槽和直线型侧凹槽相交不重合。2. 如权利要求1所述的建立神经元之间单细胞水平连接的装置，其特征在于所述蛋 白条带宽度为5微米。3. 如权利要求1所述的建立神经元之间单细胞水平连接的装置，其特征在于，所述的 聚醚F127为(H(0CH2CH2)x(0CH2CHCH3)y(0CH2CH2)z0H);其中，x》1，代表-0CH2CH2-的个 数；y > l，代表-0CH2CHCH3-的个数;z > l，代表-0CH2CH2-的个数。4. 一种建立神经元之间单细胞水平连接的生长连接方法，包括以下步骤1) 使用光刻技术，分别在硅片上刻制微结构单元一和微结构单元二 ； 所述微结构单元一由平行排列的直线型凹槽组成，所述直线型凹槽宽度为5-10微米，所述直线型凹槽间距为20-100微米；所述微结构单元二具有至少一组凸型线型微结构单元，该凸形线型微结构单元包括 一条直线型中间凸型线；位于所述直线型中间凸型线左侧或/和右侧的至少一条直线型侧 凸型线；所述直线型侧凸型线与所述直线型中间凸型线不相交；所述直线型侧凸型线的中 间段之外的两端段分别向远离直线型中间凸型线的方向倾斜；所述直线型中间凸型线和所 述直线型侧凸型线长度均在1. 5-2厘米范围内，宽度40微米；两相邻凸型线间间距为500 微米-1厘米；2) 基底的制备以具有微结构单元一的硅片作模板，用聚二甲基硅氧烷其进行翻模，得到聚二甲基硅 氧烷印章一；所述聚二甲基硅氧烷印章一上表面上具有平行排列的凸型条带，该凸型条带宽度为 5-10微米，间距为20-100微米;将聚二甲基硅氧烷印章一的具有凸型条带的面上蘸上促进神经细胞黏附的蛋白溶液， 吹干；将其有凸型条带的面朝下垂直置于细胞培养皿表面中，5-10分钟后揭去聚二甲基硅 氧烷印章一，蛋白从聚二甲基硅氧烷印一的凸型条带上转移到细胞培养皿表面对应的部 位，在细...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋兴宇，邢仕歌，袁博，王栋，谢赟燕，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]