CN101121930A - 将多种细胞粘附到同一基底上的装置及粘附方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及将多种细胞粘附到同一基底上的装置和方法，其为在基底表面先用金表面形成以寡乙二醇为末端的单层膜，细胞不会在该表面任何地方粘附；然后用PDMS中的微流管道为掩膜，进行电化学反应；然后在不同管道通入不同的细胞悬液，等细胞粘附后，把PDMS拿开，几种不同的细胞便有序的吸附在表面。该制备方法和装置简单和易操作、并且可以控制不同种细胞间的运动，以便研究其相互作用。该粘附了多种细胞的基底可以用于药物筛选，在粘附的细胞培养的条件下加入待筛选的药物，然后对比加入药物的样品和没有加入药物的样品之间的细胞移动的不同，可以了解哪种药物可以影响这几种细胞之间的相互作用。

Description

将多种细胞粘附到同一基底上的装置及粘附方法
技术领域
本发明涉及一种将多种细胞粘附到同一基底上的装置及粘附方法。
背景技术
在药物筛选和基础的细胞生物学的研究中，往往需要在同一表面固定两种或多种细胞。为此，人们已经研究出了一些方法。
例如在文献1：Chiu，D.T.；Jeon，N.L.；Huang，S.；Kane，R.S.；Wargo，C.J.；Choi，I.S.；Ingbeer，D.E.；Whitesides，G.M.，Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.2000，97，(6)，2408-2413中，Whitesides实验小组公开了一种运用三维结构的微流管道在同一表面固定多种细胞，而且可以形成由多种细胞组成的复杂图案的方法。这种方法首先制备出三维结构的PDMS的“印章”，然后在“印章”与细胞培养盘基底结合后，往不同的管道入口通入不同的细胞，这样不同种细胞被运送到基底的不同位置，待培养一段时间后，细胞长满，就可以出现设计好的图案。但是，这种方法得到的粘附了多种细胞的基底，在实验过程中如果把含有三维结构的PDMS的“印章”拿开，粘附在管道中的细胞会自由爬动，使得固定的细胞图案被破坏。另一方面，如果始终不能去掉“印章”，不同种细胞间不能够相互作用，不利于进一步研究细胞间的相互作用。此外，这种方法将多种细胞粘附到基底上时，需要复杂的微加工方法。
在文献2：Yousaf，M.N.；Houseman，B.T.；Mrksich，M.，Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.2001，98，(11)，5992-5996中，Mrksich实验小组公开了一种非接触式、在同一表面固定两种不同细胞的方法。此方法首先运用微接触印刷技术把一种细胞固定在表面，然后运用电化学技术改变表面没有粘附细胞的区域化学组成，从而可以固定第二种细胞。这种方法的优点是需要很少的物理操作，缺点是需要复杂的化学合成。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术在将多种细胞粘附到同一基底表面时，不好控制粘附的细胞的运动，使得固定的细胞图案被破坏或是根本不能相互作用，以及需要复杂的微加工方法或是复杂的化学合成的缺陷，从而提供一种简单和易操作、并且可以控制不同种细胞间的运动，以便研究其相互作用的将多种细胞粘附到同一基底的将多种细胞粘附到同一基底上的装置及粘附方法。
本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：
本发明提供的将多种细胞粘附到同一基底上的装置，包括：
一基底；所述基底上表面上依次蒸镀有钛粘附层和金层，及通过在1-5mM硫醇的乙醇溶液中自组装于所述基底上表面上的金层上的惰性单分子膜层；
一下表面上具有至少一组微凹槽单元的经氧化处理后的具亲水表面的聚二亚甲基硅氧烷印章；所述微凹槽单元包括：位于中间位置的直线型中间凹槽，和分别位于所述直线型中间凹槽两侧的第一凹槽和第二凹槽；所述第一凹槽和第二凹槽的中间段与所述直线型中间凹槽平行且间距为100-500微米，所述第一凹槽和第二凹槽的中间段之外的两端部段向远离直线型中间凹槽的方向倾斜；所述直线型中间凹槽、第一凹槽和第二凹槽的长度在1.2～1.5cm范围内，宽度在20-300微米；所述直线型中间凹槽、第一凹槽和第二凹槽的槽端处分别设有与相应的凹槽相通的垂向通孔；
所述聚二亚甲基硅氧烷印章的下表面贴覆于所述基底的惰性单分子膜层上；和
一负极连通于所述基底，正极连通于所述聚二亚甲基硅氧烷印章的电压为1-1.4伏的电源。
所述通过在1-5mM硫醇的乙醇溶液中自组装在所述金层表面上的惰性单分子膜层为是通过在1-5mM六聚聚乙二醇链取代的甲硫醇化合物的乙醇溶液中自组装在所述金层表面上的惰性单分子膜层。
所述通过在2mM硫醇的乙醇溶液中自组装在所述金层表面上的惰性单分子膜层为通过在1-5mM的HS(CH2)11(OCH2OCH2)6OH、HS(CH2)11(OCH2OCH2)5OH或HS(CH2)11(OCH2OCH2)3OH的乙醇溶液中自组装在所述金层表面上的惰性单分子膜层。
所述的钛粘附层的厚度为2～10nm；金层的厚度为20～50nm。
本发明提供的将多种细胞粘附到同一基底的方法，包括如下的步骤：
1)在干净的玻璃基底上表面上先蒸镀2～10nm厚的钛粘附层，然后再在其上蒸镀20～50nm厚的金层；
2)把步骤1)的玻璃基底的金层朝上地放入1～5mM硫醇的乙醇溶液里，5～10小时后，硫醇在金表面上自组装一具有强抗拒蛋白质或细胞吸附的惰性单分子膜层；将基底取出，用氮气吹干备用；
3)使用光刻技术，在硅片上制备至少一组凸型线型微结构单元，该凸型线型微结构单元包括：位于中间位置的直线型中间凸型线，和分别位于所述直线型中间凸型线两侧的第一凸型线和第二凸型线；所述第一凸型线和第二凸型线的中间段与所述直线型中间凸型线平行且间距为100-500微米，所述第一凸型线和第二凸型线的中间段之外的两端部段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、第一凸型线和第二凸型线的长度在1.2～1.5cm范围内，宽度在20-300微米范围内；
4)用聚二亚甲基硅氧烷对步骤3)得到的至少一组凸型线型微结构单元进行翻膜，得到一与所述凸型线型微结构单元相对应的具有至少一组微凹型单元的聚二亚甲基硅氧烷印章；
所述聚二亚甲基硅氧烷印章的微凹槽单元包括：位于中间位置的直线型中间凹槽，位于所述直线型中间凹槽两侧的第一凹槽和第二凹槽；所述第一凹槽和第二凹槽的中间段与所述直线型中间凹槽平行且间距为100-500微米，所述第一凹槽和第二凹槽的中间段之外的两端部段向远离直线型中间凹槽的方向倾斜；所述直线型中间凹槽、第一凹槽和第二凹槽的长度在1.2～1.5cm范围内，宽度在20-300微米范围内；所述直线型中间凹槽、第一凹槽和第二凹槽的槽端处分别设有与相应的凹槽相通的垂向通孔；
然后把聚二亚甲基硅氧烷印章的具有微凹型单元的面朝上，在等离子清洗器中氧化2～5min，制成具有亲水表面的聚二亚甲基硅氧烷印章；
5)将步骤4)中的具有亲水表面的聚二亚甲基硅氧烷印章取出后，把具有微凹型单元的面朝下与步骤2)的所述基底的惰性单分子膜层进行接触性连接，形成封闭的流通管腔；然后10分钟内把50～200μg/ml细胞外基质蛋白的PBS磷酸缓冲液通入流通管腔中；在该流通管腔的入口处通正电极，在金表面上通负电极，电压为1.0～1.4伏，通电时间为30～60秒，流通管腔内金表面上的硫醇解析附，重新变为具有吸附蛋白质或细胞功能的表面层；再次通入细胞外基质蛋白溶液1～3小时，在流通管腔内金表面吸附有细胞外基质蛋白；
6)制备不同种的粘附细胞的悬浮溶液，细胞密度为106/ml，然后把不同种细胞通入相应的流通管腔中，再放入细胞培养箱，在37℃，二氧化碳体积浓度5％，培养30～60分钟，细胞粘附在流通管腔内的金表面上；揭掉聚二亚甲基硅氧烷印章，将生长有细胞的金表面放入普通细胞培养液中，12～24小时后，细胞在各自限定区域内生长，以完成多种细胞粘附于同一基底上。
所述步骤2)的硫醇是六聚聚乙二醇链取代的甲硫醇化合物。
所述步骤2)的硫醇是HS(CH2)11(OCH2OCH2)6OH、HS(CH2)11(OCH2OCH2)5OH、或HS(CH2)11(OCH2OCH2)3OH。
所述步骤5)的细胞外基质蛋白为纤维结合蛋白、胶原蛋白、或层粘连蛋白。
本发明提供一种上述方法制得的粘附了多种细胞的基底，其允许粘附的细胞间通过分泌的可溶性生物分子相互作用。
本发明的这种粘附了多种细胞的基底可以用于药物筛选，在粘附的细胞培养的条件下加入待筛选的药物，然后对比加入药物的样品和没有加入药物的样品之间的细胞移动的不同，可以了解哪种药物可以影响这几种细胞之间的相互作用，从而为新药筛选，提供一种极为便利的方法。
本发明提供的方法首先是在基底表面先用金表面形成以寡乙二醇为末端的单层膜，细胞不会在该表面任何地方粘附。然后用PDMS中的微流管道为掩膜，进行电化学反应，解除指定图案内的单层膜在金表面的吸附，使得在指定图案的范围内可以吸附细胞，而其他部分不能吸附细胞。最后，把PDMS拿开，几种不同的细胞便有序的吸附在表面。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明利用表面化学、电化学和微流控的结合，来构筑复杂的细胞培养体系，可以让多种细胞在可调控的空间和时间，有序地在表面的粘附、生长。
2、在这种方法得到的粘附了多种细胞的基底为细胞生物学、组织生物学的基本研究提供了平台，可以单细胞水平高精度的在时间和空间上对细胞生物学进行分析，同时，还可以作为基于细胞和细胞之间作用的药物检测，为发现药物和有毒物质的分析提供了新的途径。
3、这几种细胞的密度和相间的距离可以精确调控，以便检测几种细胞之间的反应。因为可以控制细胞密度、几种细胞之间的间隔，所以分析的精度是前所未有。
4、在不同种细胞有序固定在表面后，也可以进行第二次电解析检测几种细胞之间互相爬动的影响。
附图说明
图1为本发明的将多种细胞粘附到同一基底上的装置的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的将多种细胞粘附到同一基底上的装置的结构示意图，由图1可知，本发明提供的将多种细胞粘附到同一基底上的装置，包括：
一基底1；所述基底1上表面上依次蒸镀有钛粘附层和金层，及通过在2mM硫醇的乙醇溶液中自组装于所述基底上表面上的金层上的惰性单分子膜层；
一下表面上具有至少一组微凹槽单元的经氧化处理后的具亲水表面的聚二亚甲基硅氧烷印章2；所述微凹槽单元包括：位于中间位置的直线型中间凹槽21，和分别位于所述直线型中间凹槽两侧的第一凹槽22和第二凹槽23；所述第一凹槽22和第二凹槽23的中间段与所述直线型中间凹槽21平行且间距为100-500微米，所述第一凹槽22和第二凹槽23的中间段之外的两端部段向远离直线型中间凹槽的方向倾斜；所述直线型中间凹槽21、第一凹槽22和第二凹槽23的长度在1.2～1.5cm范围内，宽度在20-300微米范围内；所述直线型中间凹槽21、第一凹槽22和第二凹槽23的槽端处分别设有与相应的凹槽相通的垂向通孔；
所述聚二亚甲基硅氧烷印章的下表面贴覆于所述基底的惰性单分子膜层上；和
一负极连通于所述基底，正极连通于所述聚二亚甲基硅氧烷印章的电压为1.0-1.4伏的电源V。
所述通过在2mM硫醇的乙醇溶液中自组装在所述金层表面上的惰性单分子膜层为是通过在2mM六聚聚乙二醇链取代的甲硫醇化合物的乙醇溶液中自组装在所述金层表面上的惰性单分子膜层。
所述通过在2mM硫醇的乙醇溶液中自组装在所述金层表面上的惰性单分子膜层为通过在2mM的HS(CH2)11(OCH2OCH2)6OH、HS(CH2)11(OCH2OCH2)5OH或HS(CH2)11(OCH2OCH2)3OH的乙醇溶液中自组装在所述金层表面上的惰性单分子膜层。
所述的钛粘附层的厚度为2～10nm金层的厚度为20～50nm。
实施例1、
1)在一干净的玻璃载波片(厚度0.15mm)表面蒸镀5nm(2～10nm均可)的钛作为粘附层，然后再在其上蒸镀30nm(20～50nm均可)厚的金层，制得一实验所需要的基底；
2)把步骤1)的基底切成2x2cm2的小块，然后金层朝上地放入2mM(1～5mM)硫醇(分子式：HS(CH2)11(OCH2OCH2)6OH)的乙醇溶液里，8小时后，硫醇在金表面自组装成单分子膜，形成强烈抗拒蛋白质和细胞的吸附的“隋性”的表面；从溶液中把该硫醇化的基底取出，用氮气吹干，备用；
3)使用光刻技术在硅片上制备出至少一组凸型线型微结构单元，首先用作图软件L-edit设计出所要图形三条并排的凸型线，该三条并排的凸型线包括：位于中间位置的直线型中间凸型线，和位于该直线型中间凸型线两侧的第一凸型线和第二凸型线；第一凸型线和第二凸型线的中间段与直线型中间凸型线平行且间距为100微米(线间距100-500微米均可)，第一凸型线和第二凸型线的中间段之外的两端部段向远离直线型中间凸型线的方向倾斜；直线型中间凸型线、第一凸型线和第二凸型线的长度为1.4cm(凸型线长为1.2～1.5cm均可)，宽度为宽100微米(凸型线宽为20-300微米均可)；然后打印为分辨率为3600dpi的胶片；接着再涂胶(SU-8系列负胶)，利用甩胶机均匀地将光刻胶，涂在硅片基底上，再在80℃烘烤3小时后硬化，把胶片垂直放在涂有光刻胶的基板上，显影曝光后就在涂有光刻胶的硅片上制成了所述的凸型线型微结构单元；
4)用聚二亚甲基硅氧烷(PDMS)对步骤3)得到的凸型线型微结构单元进行翻膜，得到一与上述微结构相对应的、具有凹型图案的PDMS印章；然后把印章有凹型图案的面向上，在等离子清洗器中氧化2min，形成具有亲水表面的PDMS印章；
5)将步骤4)中的印章取出后，把有凹型图案的面向下与步骤2)的硫醇化的基底接触，形成封闭的管腔；然后在10分钟内把100μg/ml细胞外基质蛋白(纤维结合蛋白(fibronection))的PBS磷酸缓冲液(pH 7.4)通入管腔中；在该管腔的入口处通正电极，在硫醇化的基底的金表面通负电极，电压为1.0伏，通电时间为30秒，管腔内的金表面的硫醇解析附，重新变为可以吸附蛋白质和细胞的表面层；再次通入上述细胞外基质蛋白溶液2小时，在管腔内的金表面吸附了细胞外基质蛋白；
6)制备不同种的粘附细胞——Hela细胞和NIH 3T3细胞的悬浮溶液，细胞密度均为106/ml，然后把Hela细胞的悬浮溶液通入第一和三管腔中，将NIH 3T3细胞的悬浮溶液通入第二管腔中，放入细胞培养箱，于37℃、二氧化碳浓度5％(体积浓度)，培养40分钟，细胞粘附在管腔内的金表面上；把PDMS印章揭掉，把长有细胞的金表面放入普通细胞培养液(胎牛血清浓度10％)中，24小时后，细胞就会长满各自的限定区域，得到一粘附了2种细胞的基底。
同样的方法和步骤可以得到粘附多种细胞的基底。
实施例2
1)在一干净的玻璃载波片(厚度0.12mm)表面蒸镀10nm(2～10nm均可)的钛作为粘附层，然后再在其上蒸镀20nm(20～50nm均可)厚的金层，制得一实验所需要的基底；
2)把步骤1)的基底切成2x2cm2的小块，然后金层朝上地放入3mM(1～5mM)硫醇(分子式：HS(CH2)11(OCH2OCH2)5OH)的乙醇溶液里，5小时后，硫醇在金表面自组装成单分子膜，形成强烈抗拒蛋白质和细胞的吸附的“惰性”的表面；从溶液中把该硫醇化的基底取出，用氮气吹干，备用；
3)使用光刻技术在硅片上制备出至少一组凸型线型微结构单元，首先用作图软件L-edit设计出所要图形三条并排的凸型线，该三条并排的凸型线包括：位于中间位置的直线型中间凸型线，和位于该直线型中间凸型线两侧的第一凸型线和第二凸型线；第一凸型线和第二凸型线的中间段与直线型中间凸型线平行且间距为150微米(线间距100-500微米均可)，第一凸型线和第二凸型线的中间段之外的两端部段向远离直线型中间凸型线的方向倾斜；直线型中间凸型线、第一凸型线和第二凸型线的长度为1.4cm(凸型线长为1.2～1.5cm均可)，宽度为宽150微米(凸型线宽为20-300微米均可)；然后打印为分辨率为3600dpi的胶片；接着再涂胶(SU-8系列负胶)，利用甩胶机均匀地将光刻胶，涂在硅片基底上，再在80℃烘烤3小时后硬化，把胶片垂直放在涂有光刻胶的基板上，显影曝光后就在涂有光刻胶的硅片上制成了所述的凸型线型微结构单元；
4)用聚二亚甲基硅氧烷(PDMS)对步骤3)得到的凸型线型微结构单元进行翻膜，得到一与上述微结构相对应的、具有凹型图案的PDMS印章；然后把印章有凹型图案的面向上，在等离子清洗器中氧化3min，形成具有亲水表面的PDMS印章；
5)将步骤4)中的印章取出后，把有凹型图案的面向下与步骤2)的硫醇化的基底接触，形成封闭的管腔；然后在10分钟内把80μg/ml细胞外基质蛋白(纤维结合蛋白(fibronection))的PBS磷酸缓冲液(pH 7.4)通入管腔中；在该管腔的入口处通正电极，在硫醇化的基底的金表面通负电极，电压为1.4伏，通电时间为30秒，管腔内的金表面的硫醇解析附，重新变为可以吸附蛋白质和细胞的表面层；再次通入上述细胞外基质蛋白溶液2小时，在管腔内的金表面吸附了细胞外基质蛋白；
6)制备不同种的粘附细胞——Hela细胞和NIH 3T3细胞的悬浮溶液，细胞密度均为106/ml，然后把NIH 3T3细胞的悬浮溶液通入第一和三管腔中，将Hela细胞的悬浮溶液通入第二管腔中，放入细胞培养箱，于37℃、二氧化碳浓度5％(体积浓度)，培养30分钟，细胞粘附在管腔内的金表面上；把PDMS印章揭掉，把长有细胞的金表面放入普通细胞培养液(胎牛血清浓度10％)中，24小时后，细胞就会长满各自的限定区域，得到一粘附了2种细胞的基底。
同样的方法和步骤可以得到粘附多种细胞的基底。
实施例3
将实施例得到的粘附了多种细胞的基底浸入普通细胞培养液(胎牛血清浓度10％)；在溶液处通正电极，在硫醇化的基底的金表面通负电极，电压为1.2伏，通电时间为30秒，进行第二次电化学解析附，指定图案以外的金表面区域的硫醇解析附，重新变为可以吸附蛋白质和细胞的表面层，被粘附在指定图案内的细胞就可以自由移动了。
同理，使用本发明的装置和方法可以将多种细胞粘附到同一基底上。

Claims (8)

1.一种将多种细胞粘附到同一基底上的装置，包括：
一基底；所述基底上表面上依次蒸镀有钛粘附层和金层，及通过在1-5mM硫醇的乙醇溶液中自组装于所述基底上表面上的金层上的惰性单分子膜层；
一下表面上具有至少一组微凹槽单元的经氧化处理后的具亲水表面的聚二亚甲基硅氧烷印章；所述微凹槽单元包括：位于中间位置的直线型中间凹槽，和分别位于所述直线型中间凹槽两侧的第一凹槽和第二凹槽；所述第一凹槽和第二凹槽的中间段与所述直线型中间凹槽平行且间距为100-500微米，所述第一凹槽和第二凹槽的中间段之外的两端部段向远离直线型中间凹槽的方向倾斜；所述直线型中间凹槽、第一凹槽和第二凹槽的长度在1.2～1.5cm范围内，宽度在20-300微米；所述直线型中间凹槽、第一凹槽和第二凹槽的槽端处分别设有与相应的凹槽相通的垂向通孔；
所述聚二亚甲基硅氧烷印章的下表面贴覆于所述基底的惰性单分子膜层上；和
一负极连通于所述基底，正极连通于所述聚二亚甲基硅氧烷印章的电压为1.0伏-1.4伏的电源。
2.如权利要求1所述的将多种细胞粘附到同一基底的装置，其特征在于：所述通过在1-5mM硫醇的乙醇溶液中自组装在所述金层表面上的惰性单分子膜层为是通过在1-5mM六聚聚乙二醇链取代的甲硫醇化合物的乙醇溶液中自组装在所述金层表面上的惰性单分子膜层。
3.如权利要求1所述的将多种细胞粘附到同一基底的装置，其特征在于：所述通过在1-5mM硫醇的乙醇溶液中自组装在所述金层表面上的惰性单分子膜层为通过在2mM的HS(CH2)11(OCH2OCH2)6OH、HS(CH2)11(OCH2OCH2)5OH或HS(CH2)11(OCH2OCH2)3OH的乙醇溶液中自组装在所述金层表面上的惰性单分子膜层。
4.如权利要求1所述的将多种细胞粘附到同一基底的装置，其特征在于：所述的钛粘附层的厚度为2～10nm；金层的厚度为20～50nm。
5.一种将多种细胞粘附到同一基底的方法，包括如下的步骤：
1)在干净的玻璃基底上表面上先蒸镀2～10nm厚的钛粘附层，然后再在其上蒸镀20～50nm厚的金层；
2)把步骤1)的玻璃基底的金层朝上地放入1-5mM硫醇的乙醇溶液里，5～10小时后，硫醇在金表面上自组装一具有强抗拒蛋白质或细胞吸附的惰性单分子膜层；将基底取出，用氮气吹干备用；
3)使用光刻技术，在硅片上制备至少一组凸型线型微结构单元，该凸型线型微结构单元包括：位于中间位置的直线型中间凸型线，和分别位于所述直线型中间凸型线两侧的第一凸型线和第二凸型线；所述第一凸型线和第二凸型线的中间段与所述直线型中间凸型线平行且间距为100-500微米，所述直线型中间凸型线、第一凸型线和第二凸型线的长度在1.2～1.5cm范围内，宽度在20-300微米范围内；
4)用聚二亚甲基硅氧烷对步骤3)得到的至少一组凸型线型微结构单元进行翻膜，得到一与所述凸型线型微结构单元相对应的具有至少一组微凹型单元的聚二亚甲基硅氧烷印章；
所述聚二亚甲基硅氧烷印章的微凹槽单元包括：位于中间位置的直线型中间凹槽，位于所述直线型中间凹槽两侧的第一凹槽和第二凹槽；所述第一凹槽和第二凹槽的中间段与所述直线型中间凹槽平行且间距为100-500微米，所述第一凹槽和第二凹槽的中间段之外的两端部段向远离直线型中间凹槽的方向倾斜；所述直线型中间凹槽、第一凹槽和第二凹槽的长度在1.2～1.5cm范围内，宽度在100-300微米范围内；所述直线型中间凹槽、第一凹槽和第二凹槽的槽端处分别设有与相应的凹槽相通的垂向通孔；
然后把聚二亚甲基硅氧烷印章的具有微凹型单元的面朝上，在等离子清洗器中氧化2min，制成具有亲水表面的聚二亚甲基硅氧烷印章；
5)将步骤4)中的具有亲水表面的聚二亚甲基硅氧烷印章取出后，把具有微凹型单元的面朝下与步骤2)的所述基底的惰性单分子膜层进行接触性连接，形成封闭的流通管腔；然后10分钟内把50-200μg/ml细胞外基质蛋白的PBS磷酸缓冲液通入流通管腔中；在该流通管腔的入口处通正电极，在金表面上通负电极，电压为1.0-1.4伏，通电时间为30-60秒，流通管腔内金表面上的硫醇解析附，重新变为具有吸附蛋白质或细胞功能的表面层；再次通入细胞外基质蛋白溶液1-3小时，在流通管腔内金表面吸附有细胞外基质蛋白；
6)制备不同种的粘附细胞的悬浮溶液，细胞密度为106/ml，然后把不同种细胞通入相应的流通管腔中，再放入细胞培养箱，在37℃，二氧化碳体积浓度5％，培养30～60分钟，细胞粘附在流通管腔内的金表面上；揭掉聚二亚甲基硅氧烷印章，将生长有细胞的金表面放入普通细胞培养液中，24小时后，细胞在各自限定区域内生长，以完成多种细胞粘附于同一基底上。
6.如权利要求5所述的将多种细胞粘附到同一基底的方法，其特征在于：所述步骤2)的硫醇是六聚聚乙二醇链取代的甲硫醇化合物。
7.如权利要求5所述的将多种细胞粘附到同一基底的方法，其特征在于：所述步骤2)的硫醇是HS(CH2)11(OCH2OCH2)6OH、HS(CH2)11(OCH2OCH2)5OH、或HS(CH2)11(OCH2OCH2)3OH。
8.如权利要求5所述的将多种细胞粘附到同一基底的方法，其特征在于：所述步骤5)的细胞外基质蛋白为纤维结合蛋白、胶原蛋白、或层粘连蛋白。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101624569B (zh) * 2008-07-07 2012-01-25 国家纳米科学中心 在同一基底操纵多种粘附细胞的装置和方法
CN101748060B (zh) * 2008-12-15 2012-04-18 国家纳米科学中心 将多种细胞排列于同一平面并对其进行操控的装置及方法
CN101870970B (zh) * 2009-04-23 2012-06-27 国家纳米科学中心 可逆地控制细胞在金层表面的自组装单层膜上黏附的方法
CN102712898A (zh) * 2009-10-30 2012-10-03 独立行政法人海洋研究开发机构 用于以阵列状配置动物细胞的基板的制造方法以及以阵列状配置有动物细胞的基板的制造方法
CN102958543A (zh) * 2010-04-06 2013-03-06 堪萨斯大学 用于糖尿病治疗的模板化的胰岛细胞和小胰岛细胞簇
CN103492166A (zh) * 2011-02-24 2014-01-01 洪国善 细胞培养用支承体成型装置
CN107073758A (zh) * 2014-09-29 2017-08-18 微非特有限公司 微型半球阵列板的制备方法、包括微型半球阵列板的微流器件及利用微流器件的细胞集合体的培养方法
CN109081935A (zh) * 2018-06-13 2018-12-25 国家纳米科学中心 一种各向异性微趋结构材料及其制备方法与应用
CN110140050A (zh) * 2016-11-02 2019-08-16 卢米克斯科技有限公司 用于研究生物细胞的方法和系统

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101624569B (zh) * 2008-07-07 2012-01-25 国家纳米科学中心 在同一基底操纵多种粘附细胞的装置和方法
CN101748060B (zh) * 2008-12-15 2012-04-18 国家纳米科学中心 将多种细胞排列于同一平面并对其进行操控的装置及方法
CN101870970B (zh) * 2009-04-23 2012-06-27 国家纳米科学中心 可逆地控制细胞在金层表面的自组装单层膜上黏附的方法
CN102712898A (zh) * 2009-10-30 2012-10-03 独立行政法人海洋研究开发机构 用于以阵列状配置动物细胞的基板的制造方法以及以阵列状配置有动物细胞的基板的制造方法
CN102958543A (zh) * 2010-04-06 2013-03-06 堪萨斯大学 用于糖尿病治疗的模板化的胰岛细胞和小胰岛细胞簇
CN102958543B (zh) * 2010-04-06 2016-01-13 堪萨斯大学 用于糖尿病治疗的模板化的胰岛细胞和小胰岛细胞簇
CN103492166A (zh) * 2011-02-24 2014-01-01 洪国善 细胞培养用支承体成型装置
CN107073758A (zh) * 2014-09-29 2017-08-18 微非特有限公司 微型半球阵列板的制备方法、包括微型半球阵列板的微流器件及利用微流器件的细胞集合体的培养方法
CN107073758B (zh) * 2014-09-29 2019-05-03 微非特有限公司 微型半球阵列板的制备方法、包括微型半球阵列板的微流器件及利用微流器件的细胞集合体的培养方法
CN110140050A (zh) * 2016-11-02 2019-08-16 卢米克斯科技有限公司 用于研究生物细胞的方法和系统
CN110140050B (zh) * 2016-11-02 2022-11-01 卢米科思Ca控股有限公司 用于研究生物细胞的方法和系统
CN109081935A (zh) * 2018-06-13 2018-12-25 国家纳米科学中心 一种各向异性微趋结构材料及其制备方法与应用

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