CN104024402B - 引导细胞移行的装置以及采用该装置执行引导细胞移行的方法 - Google Patents

Abstract

一种引导装置(1)，其中细胞(3)被限定在支撑表面(2)和基质(5)的网纹表面(6)之间，所述网纹表面(6)具有各向异性三维结构(8)，其中所述各向异性三维结构(8)具有根据重复轴(X)重复的重复构型，所述重复构型具有一连串根据重复轴(X)彼此相邻的引导空间(15)，每个所述引导空间(15)都能够容纳至少一个细胞(3)的一部分并且每个所述引导空间按照各向异性方向(A1)定位，以引导细胞(3)在各向异性方向(A1)上移动。

Description

引导细胞移行的装置以及采用该装置执行引导细胞移行的方法

技术领域

本发明涉及一种引导细胞移行的装置以及一种利用该装置引导细胞移行的方法。

尤其是，本发明涉及一种引导细胞移行的装置，其包括具有细胞的支撑表面以及基质，所述基质具有网纹表面，其中所述网纹表面面向支撑表面放置并且与置于支撑表面上的细胞相接触。

背景技术

对于许多生理过程而言细胞移行是必不可少的，比如对于器官形成或伤口愈合而言。在其自然环境中，许多信号引导着细胞移行的方向和速度，所述信号可能是化学的(趋化因子)或者物理的(微环境)。

在体外，可重现或重新传入这些现象，来为细胞强加移行方向，例如采用化学引诱物、电场或者通过调整细胞的机械环境。

例如，EP-A-1199354公开了在一个表面上通过化学控制细胞移行而形成的细胞构型。在EP-A-1199354中，表面经处理以提供一种预制构型，其由促进细胞生长的化合物以及不促进细胞生长的其它化合物构成。接着以这个预制构型开始细胞培养。然而，通过这样一个系统进行细胞移行控制的有效性，主要取决于根据所培养的细胞的性质对促进或防止细胞生长的化合物进行的选择。

US2007/0009572描述了一种制备微网纹结构的或纳米网纹结构的生物降解膜的方法，其中所述生物降解膜包括宽度从10微米至160微米不等的通道，肌细胞沉积其上。试验表明肌细胞沿着通道彼此对齐，其形态变为细长的形式。该方法的目的不是为了朝着优选方向移动细胞，而是为了促进其彼此对齐以得到一个规则的细胞堆。

US2009/02481445也描述了一种在三维结构中引导细胞定向的方法，其采用包括一条微通道或一系列彼此平行的微通道的表面，其中微通道的宽度大于细胞的宽度，以便细胞能够进入其中，而且微通道的横截面为任意形状。如前一个文献所述，该方法的目的不是为了朝着优选方向移动细胞，而是为了促进其彼此对齐。

马哈茂德等人(《自然物理学》，2009年4月，第606页)提出用于引导细胞移行的粘着性棘轮形构型。所观察到的效果是以通道的粘着部分和基质的非粘着部分之间的粘着差异为基础的，这样，当粘着区域与非粘着区域之间差异的量随着时间而下降时，就不再观察到细胞移行的引导。另外，通道内的线性或棘轮形粘着仅仅将细胞保持在这些粘性构型上，即在三维空间的单一维度内，例如不允许组织结构在二维表面上。最后，马哈茂德等人所述的构型始终垂直于由携带细胞的表面所形成的平面。

这些重新定向细胞移行自然现象的方法也可以应用于体内。

US2009／0093879提出一种植入物，其在表面上具有微米量级或纳米量级的三维构型。将植入物置于一个生物体内时，这些构型使之能够控制微生物或纤维母细胞对植入物表面的粘性，由此促进伤口愈合。US2009／0093879建议表面微米结构或纳米结构能够引导开始愈合过程的细胞，使之能够在植入物表面上以有序的方式组织起来。

然而，按指定方向控制细胞移行还可有医学用途，所述医学用途不涉及植入物周围的非自然组织细胞，比如使细胞定向移行到伤口表面或者以组织工程学创造的人工器官。

因此，需要按照选择的方向引导细胞移行的新装置，其效用并非取决于所考虑的移动细胞的类型，而且新装置易于实施，对组织而言具有微创性，并且随着时间过去仍保持强劲。

从当前用途的意义上说，引导细胞移行被理解为促使细胞按照一个方向而非其他任何方向移动。换言之，引导移行打破了按照所考虑的方向的移行对称性。“引导”细胞移行不同于为细胞移行“定向”，后者是使细胞优先朝着两个相反的方向移动，这两个方向中的一个方向并不比另一个方向更有利。

发明内容

为此，本发明提出一种引导细胞移行的装置，其包括具有细胞的支撑表面以及基质，所述基质具有网纹表面，其中网纹表面面向支撑表面放置并且与置于支撑表面上的细胞相接触，这样细胞被限制在支撑表面和网纹表面之间，所述网纹表面具有表现为沿着重复轴的重复构型的各向异性三维结构，所述重复构型具有一连串沿着重复轴彼此相邻的引导空间，每个所述引导空间都能够容纳至少一个细胞的一部分，并且按照各向异性方向定位，以便引导细胞在各向异性方向上移动。

因此，根据本发明的引导装置能够通过一个特殊结构控制细胞移行，其中受限制的细胞被容纳在特殊结构中，而且细胞在该特殊结构中朝优选方向移动，无论所采用的细胞为何种类型。引导装置是微创性的，因为它依靠网纹表面在支撑表面上的应用。最后，可以用简单的方式得到引导装置，简单地在通过模塑进行大量生产期间可以使表面具有网纹结构。

此外，与在先技术文献所述的强迫细胞对齐的通道或微通道不同，本发明在各向异性方向上引导细胞，因此在与根据指定表面的组织结构相兼容的平面内形成一个网络。

根据本发明的引导装置应用于皮肤医学、移植或组织工程学领域。

为了达到这个应用的目的，“各向异性结构”或“具有各向异性几何结构的结构”这些术语的意思是其几何结构具有沿着指定轴确定的各向异性方向的结构。在本发明的背景下，各向异性结构的各向异性方向特别是指细胞移行的优选方向。

网纹表面可包括基础表面，并且各向异性三维结构可包括多个成对的引导面，所述成对的引导面沿着重复轴彼此相邻并且界定重复构型，每对都包括第一引导面和第二引导面，它们从彼此面对的基础表面延伸，并且在第一引导面和第二引导面之间界定一个引导空间。

尤其是，各向异性三维结构可包括多个从基础表面突出的引导件，所述引导件沿着重复轴彼此相邻，并且每个引导件都承载一个第一引导面和一个第二引导面，一个引导件的第一引导面面向相邻引导件的第二引导面。

在一个实施例中，每对第一引导面和第二引导面都是适于使各向异性方向沿着重复轴延伸。在每对引导面中，第一引导面可适于阻挡细胞在与第二引导面相反的方向上移动，第二引导面可适于允许细胞在与第一引导面相反的方向上移动，以至于各向异性方向的定向是从第一表面朝向第二表面的。为了做到这一点，第一引导面可垂直于重复轴，第二引导面可沿着重复轴远离第一引导面延伸。

尤其是，在第一个变体中，第二引导面可垂直于基础表面，并且可具有朝向第一引导面的凹度。例如，各向异性三维结构可包括多行沿着重复轴邻近的三角形突出部分，所述的每一行都包括至少两个沿着与重复轴垂直的横轴对齐的突出部分，每个引导空间都包括大体为三角形的凹处，其中凹处具有在一行三角形突出部分第一引导面上形成的一个底面以及在相邻行三角形突出部分第二引导面上形成的一个顶点。

在第二个变体中，第一引导面可垂直于重复轴，第二引导面可相对于与基础表面垂直的平面倾斜。

在另一个实施例中，每对第一引导面和第二引导面都适于使各向异性方向沿着垂直于重复轴的横轴延伸。在每一对引导面中，第一引导面和第二引导面可适于阻挡细胞朝着重复轴的一个方向或另一个方向移动。尤其是，各向异性三维结构可包括多个沿着重复轴相邻的细长突出部分，每个细长突出部分都沿着横轴延伸，每个引导空间都包括介于一个细长突出部分第一引导面和相邻细长突出部分第二引导面之间的一个沟槽。

此外，在第一引导面和第二引导面之间的引导空间的最大尺寸可小于200微米，优选小于100微米，特别是大体上与细胞的尺寸相对应，例如，介于5微米和60微米之间，优选介于15微米和30微米之间。引导空间的深度可小于200微米，优选小于100微米，特别是小于细胞的尺寸，例如小于6微米。

基质可以是无黏着力的。在这种情况下，它可由诸如含氟聚合物这样的非粘着性材料构成或者由经过诸如聚乙二醇(PEG)分子接枝这样的化学处理显示为非粘着性的材料构成。这样便可以移除非粘着性网纹表面(即细胞无法附着在其上面的表面)，而没有破坏细胞的风险。

作为一个变体，基质可以是具有粘性的。

另外，细胞在支撑表面上移动，支撑表面可以是诸如细胞培养表面(例如凝胶)、载玻片、微流体通道内部的人工表面，或是伤口表面这样的所述细胞的自然环境表面。

支撑表面和网纹表面可以间隔0微米至10微米的距离，优选为3微米至6微米的距离。

从支撑表面和网纹表面中选择至少一个表面，其可包括用于控制支撑表面与网纹表面之间距离的至少一个额外突出部分。特别地，额外突出部分的形式可以是直径为100微米至500微米、高度小于10微米且优选为3微米至6微米的一个柱子。

根据具体用途，引导装置的形式可以是敷料、植入物、假体、人工组织支撑物、微流体通道、具有完整通道的芯片实验室，并且所述引导装置优选地是一种敷料。

另一方面，本发明提出一种引导细胞移行的方法，该方法采用上文所定义的引导装置，所述引导方法使放置在支撑表面上的细胞与基质的网纹表面相接触，以便将细胞限制在支撑表面和网纹表面之间，细胞在各向异性方向上移动。

附图说明

通过以非限制性实例列举的本发明的具体实施例的如下描述，并参照附图进行说明，本发明的其它特征和优点显而易见，在附图中：

-图1是细胞移行引导装置中基质的第一个实施例的透视图，所述基质具有网纹表面，其中网纹表面具有多行界定出一连串三角形引导凹处的三角形突出部分，所述三角形引导凹处沿着重复轴相邻，引导凹处适于引导支撑表面上所承载的细胞沿着重复轴的一个方向移动，

-图2是图1中基质的俯视图，其中网纹表面面向引导装置内的支撑表面放置，图2示出了细胞在支撑表面和基质的网纹表面之间移动，

-图3是图2中用III表示的沿着细胞移动的方向的详细的透视图，

-图4A是限制在三角形突出部分下面的细胞的相衬图像，图4B是示出了细胞移行方向上的诱导偏差的柱状图，

-图5是包括根据图1中第一个实施例变体的基质的引导装置的横截面图，所述基质具有网纹表面，其中网纹表面具有多个界定一系列沿着重复轴相邻的引导沟槽的细长突出部分，引导沟槽引导由支撑表面承载的细胞在重复轴的一个方向上移动，

-图6是细胞移行引导装置中基质的第二个实施例的透视图，所述基质具有网纹表面，其中网纹表面具有多个界定出一系列沿着重复轴相邻的引导沟槽的细长形突出部分，所述引导沟槽引导由支撑表面承载的细胞在垂直于重复轴的轴的一个方向上移动，

-图7是图1中基质的俯视图，其中网纹表面面向引导装置内的支撑表面，图7阐释了细胞在支撑表面和基质的网纹表面之间移动。

具体实施方式

在图中，相同的参考号用来指代相同或相似的元件。

这些图片示出了细胞移行引导装置1，其包括具有细胞3的支撑表面2以及包括基质5，其中所述基质适于沿着一个轴，在优选轴两个方向之一上引导细胞移动。

根据一个优选的实施例，基质5是没有粘性的，即细胞无法附着在基质5上，以允许从支撑表面2去除基质5而不破坏细胞，这通过下文的描述将显而易见。这种无黏着力基质5也被称为防污基质。

基质5的非粘着性与具有低蛋白吸附能力和低细胞粘附能力的基质5相对应，这通常会限制炎症反应。

适合于无黏着力基质5的无黏着力材料可以是超疏水性的，对于含氟聚合物(例如聚四氟乙烯(PTFE))，或者是凝胶(比如聚丙烯酰胺(PAM)或聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA))通常就是这样。

作为选择，无黏着力基质5可以由经过化学处理而显现非粘着性的材料构成。

例如，使基质5显现为无黏着力的化学处理可包含在基质上接枝一个凝胶的单分子层，例如聚乙二醇(PEG)，例如，在氧化物上使PEG硅烷化或者在金属上使PEG硫醇化或者通过在基质5上的静电作用使PEG与聚合电解质共轭而赋予其持久的吸附能力，对于接枝的聚赖氨酸-PEG(PLL-PEG)通常就是这样。

优选地，无黏着力材料是含氟聚合物或者是通过诸如分子接枝这样的化学处理显现为无黏着力的材料，例如聚乙二醇(PEG)分子。

但是，根据采用了引导装置1的特殊用途，基质5可以是带粘性的。

适合粘性基质5的粘合材料可以是亲水性的或疏水性的，可用细胞助粘剂对其进行处理，并可选自以下材料：

-生物相容性塑料：例如广泛应用于细胞培养的聚苯乙烯(PS)、诸如芯片实验室所采用的聚二甲硅氧烷(PDMS)这样的硅酮聚合物、诸如苯乙烯-乙烯／丁烯-苯乙烯(SEBS聚乙烯嵌段共聚物)这样的生产敷料所采用的嵌段共聚物凝胶，或者可生物降解并且能够用于植入物或作为支撑物用于人工组织的乳酸及糖酵解的聚酸(PLGA、PLA：亲水性的)；有利的是这些塑料中的某些是具有氧等离子活性的，以增加其亲水性并且促进细胞粘附，

-诸如金属氧化物或氮化物这样的一般亲水性的陶瓷，例如玻璃(SiO₂)、氮化硅(Si₃N₄)、二氧化钛(TiO₂)或其它；这些材料用于芯片实验室或植入物中的细胞培养；有利的是可通过氧等离子体使这些材料具有活性，从而增加其亲水性并且促进细胞粘附，

-诸如金、铂、钯这样的惰性金属，或者其氧化物或氮化物表面稳定的金属，比如用于植入物的铬或钛；有利的是，可用硫醇族分子对这些金属进行处理，以提高或降低其细胞粘附能力。

还可以通过化学处理一种支撑材料而促进细胞粘附。可以使用：

-通过静电作用强有力地吸附在氧化表面(自然吸附，例如氧化物，或者通过表面的氧等离子活化的人工吸附)上的带电聚合物(聚合电解质)：实例包括多聚赖氨酸(PLL)或多鸟氨酸(PORN)，或者

-细胞粘附蛋白质(整联蛋白)或细胞外基质蛋白质(纤连蛋白、层粘连蛋白、胶原蛋白)或者仿制这些蛋白质的多肽，比如RGD模式(精氨酸-甘氨酸-冬氨酸)。

在本发明的范围内，还可以调整细胞对基质5的粘附性，从而优化细胞的运动性。可以用粘性分子和非粘性分子的比率混合物处理基质来调整细胞对基质5的粘附水平。例如，可以采用pLL-PEG和pLL-PEG-RGD的混合物或者pLL-PEG与纤连蛋白的混合物。

基质5呈现一个具有基础表面7的网纹表面6和在图1中可见的三维各向异性结构8，该三维各向异性结构8在图2和图3中由基础表面7内的虚线表示。各向异性三维结构8包括多个从基础表面7沿着垂直于基础表面7的纵轴Z突出的引导件。所述引导件位于基础表面7上，从而垂直于纵轴Z、沿着重复轴X彼此相邻。在图中，基质5显示为扁平结构，通过关于轴的相应描述，从而澄清基质5的元件的定向和相对定位。通过上文及下文描述，尤其是关于引导装置1的用途的描述可以明显地看出基质5是可变形的，并且其构型可以是不同于所显示的扁平构型的任何构型。

在图1至图3所示的第一个实施例中，每个引导件的形式都是一行三角形突出部分10。每一行10都包括沿着垂直于重复轴X和纵轴Z的横轴Y对齐的五个三角形突出部分11。在其它实施例中，每一行10可包括两个、三个、四个或五个以上三角形突出部分11。

每个三角形突出部分11都具有底部12和顶点13。在每一行10中，底部12构成第一引导面14，其垂直于基础表面7和重复轴X，顶点13构成第二引导面16，其垂直于基础表面7，显示为一连串凹处，构成一行齿。

一行三角形突出部分10的第一引导面14面向相邻行三角形突出部分10的第二引导面16。而且，两个相邻行10的三角形突出部分11的底部12及顶点13对齐。这样，各行三角形突出部分10构成多对沿着重复轴X相邻的引导面，并且沿着该重复轴X界定一个重复构型。

每对引导面都包括一个第一引导面14和与其相对的第二引导面16，在第一引导面和第二引导面之间界定出一个引导空间。在第一个实施例中，引导空间包括多个大体为三角形的凹处15，每个凹处具有在一行三角形突出部分10的第一引导面14上形成的底部17以及在相邻行三角形突出部分10的第二引导面16上形成的顶点18。尤其是，对于每个凹处15而言，底部17是由各行10之中一行里的两个三角形突出部分11的底部12的部分构成的，顶点18是由相邻行10的两个三角形突出部分11的两个侧壁彼此相对集中在一点而构成的。这样重复构型就显示为一系列沿着重复轴X的凹处15。

每个凹处15都适于容纳至少一个细胞3的一部分。在第一引导面14和第二引导面16之间测量凹处15的最大尺寸小于200微米，优选小于100微米。有利的是，凹处15的最大尺寸基本与细胞3的尺寸相对应，例如为5微米至60微米，优选是15微米至30微米。而且，垂直于基础表面7测量凹处15的深度小于200微米，优选小于100微米。有利的是，凹处15的深度小于细胞3的尺寸，例如，小于20微米，或者甚至小于6微米。例如，每个凹处15的深度都为2微米，而且其形状为等边三角形，其中测量边B为32微米，是27.71微米的第一引导面14与第二引导面16之间的最大值。

在所示的实施例中，显示出三角形突出部分11在相同行10内以及在相邻两行10之间彼此接触。但是，三角形突出部分11之间的空隙可供调整凹处15的尺寸。此外，每行10显示为都具有多个凹处15，尽管每行10仅仅能够包括一个凹处15。

例如，可以通过光刻法实现这样的三维结构，随后可选地采用刻蚀步骤，或者采用任何精密加工方法。

现结合图2和图3描述采用上文所述的基质5的引导细胞移行的方法。

基质5的网纹表面6面向支撑表面2放置，与支撑表面2上的细胞3相接触，以便将细胞3限制在支撑表面2和网纹表面6之间。尤其是在基质5上传递的细胞3是无黏着力的时候，对细胞3的限制进一步加强了它们的引导。

支撑表面2与网纹表面6以0微米至10微米的距离隔开，优选是3微米至6微米，以便受限后的细胞3的厚度至少为3微米至6微米从而允许其移行。基质5的基础表面7与支撑表面2隔开距离D放置，例如5微米，三角形突出部分11与支撑表面2隔开距离d放置，该距离小于基础表面7与支撑表面2之间的距离D，例如为3微米。

细胞3置于支撑表面2上，支撑表面2可以是诸如细胞培养表面(例如凝胶)、载玻片、微流体通道内部这样的人工表面，或者诸如活组织表面或伤口表面这样的所述细胞的自然环境表面。

在承载支撑表面2并且硬度约大于20kPa的支撑物上传送细胞时，在本发明的背景下，理想的情况是，选自支撑表面2和网纹表面6中的至少一个表面包括至少一个额外突出部分，未示出，以控制支撑表面2与网纹表面6之间的距离，并且因此避免破坏细胞3。从设置这些突出部分的表面起测量这些突出部分的高度。额外突出部分的形式可以是一个或多个柱子，其直径为100微米至500微米，其高度小于10微米，优选介于3微米至6微米之间，无论怎样，高度必须使得受限后的细胞3的厚度至少介于3微米和6微米之间。

相反，在承载支撑表面2的“软”支撑物上传送细胞时，即其硬度约小于20kPa，尤其是100Pa至20kPa，优选是500Pa至10kPa，则没有必要具有额外突出部分，因为支撑表面2足够“软”，从而防止细胞3被基质压碎：细胞3通过使支撑表面2变形而界定其受限空间。这些“软”支撑物是低硬度凝胶或细胞层。所采用的凝胶可以是源于人工的凝胶，比如聚丙烯酰胺(PAM)或聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)，或者是自然产生的凝胶，比如胶原质、基质胶或透明质酸(HA)。这些凝胶的硬度可以通过气组分及交联条件进行调整。

凹处15的第二引导面16沿着重复轴X延伸远离第一引导面14，每个凹处15都沿着各向异性方向A1定向，所述各向异性方向与重复轴X平行，并且从第一引导面14向第二引导面16定向延伸。

在每个凹处15，第一引导面14适于阻挡细胞3在与第二引导面16相反的方向上移动，第二引导面16适于允许细胞3在与第一引导面14相反的方向上移动。

然后凹处15可以引导由支撑表面2承载的细胞3在各向异性方向A1上移动，即从凹处15的底部17向顶点18沿着重复轴X的方向。

图4A是限制在三角形突出部分11下面的细胞的相衬图像。图4A中的亮三角形代表凹处15，用暗三角形表示三角形突出部分11。图4B是显示了移行24小时后167细胞移行方向上的诱导偏差的柱状图，所述细胞限制在上述结构下。在图4A和图4B中，箭头代表三角形凹处15的点的方向。

柱状图显示了与凹处15定向方向相对应的移行的优选方向。

已经描述过的引导方法利用网纹表面6(三维结构8或网纹在网纹表面6内朝着被称为各向异性方向A1的方向上偏置)，以便细胞3可以向一个方向(在此是朝第二引导面16)比向另一个方向(在此是朝第一引导面14)更容易地施加压力，或者可以朝一个方向(在此是朝第一引导面14)比向另一个方向(在此是朝第二引导面16)更容易地附着，或者可以朝一个方向(在此是朝第二引导面16)比朝另一个方向(在此是朝第一引导面14)更容易变形。细胞3与基质5间相互作用的这种各向异性引出移行的优选方向，如上所述，在被称为布朗棘轮的结构上模式化。

在上文所述的实施例中，各向异性方向A1是由面向第一引导面14的凹度确定的，并且是由彼此集中于一点的两个直侧壁构成的。但是，使引导空间构成面向第一引导面14的凹度并且因此确定平行于重复轴X的各向异性方向A1的，从第一引导面14向第二引导面16延伸的形状可以是其它形状。例如，凹度可以是圆形的，尤其是由彼此集中于一点的两个曲线侧壁构成的或者由单独一条曲线侧壁构成的凹处。

本发明并不限于创建平行于重复轴X并且从第一引导面14朝向第二引导面16的各向异性方向A1定向的凹度。

例如，在图5所示的变体中，引导件是由细长突出部分20实现的，每个细长突出部分都沿着垂直于重复轴X的横轴Y延伸。每个细长突出部分20都承载垂直于重复轴X的第一引导面24以及相对于垂直于基础表面7的平面倾斜的第二引导面26。

在这个变体中，仅仅是基质5的网纹表面6′与上文所述的网纹表面不同。因此，不再重复关于基质5及其他类似元件的详细说明，关于进一步详细信息，可以参考已经提供的说明书部分。

如上所述，一个细长突出部分20的第一引导面24面向相邻的细长突出部分20的第二引导面26放置。因此细长突出部分20构成多对沿着重复轴X的相邻引导面，并且沿着该重复轴X界定出一个重复构型。

每对引导面都包括第一引导面24和与其面对的第二引导面26，在它们之间界定一个引导空间。

在第一个实施例的这个变体中，引导空间包括沿着横轴Y延伸的沟槽25。然后，重复构型具有沿着重复轴X的一连串沟槽25。每个沟槽25都适于容纳至少一个细胞3的一部分。从第一引导面24和第二引导面26之间的沟槽25底部测量沟槽25的最大尺寸小于200微米，优选小于100微米。有利的是，沟槽25的最大尺寸基本上与细胞3的尺寸相对应，例如在5微米与60微米之间，优选在15微米至30微米之间。垂直于基础表面7测量沟槽25的深度小于200微米，优选小于100微米。有利的是，沟槽25的深度小于细胞3的尺寸，例如小于20微米，或者甚至小于6微米。

例如，可以通过光刻法实现这样的三维结构，随后可选地采用一个各向异性刻蚀步骤，比如反应离子刻蚀RIE、电感耦合等离子体ICP或深反应离子刻蚀DRIE，在光刻蚀或刻蚀的期间同时使样本倾斜，以得到斜面，或者通过灰色调光刻来实现。

如图5所示，每个沟槽25都具有沿着重复轴X与其第一引导面24背离的第二引导面26，并且沟槽是朝着与重复轴X平行的各向异性方向A2定向的，即定向地从第一引导面24朝向第二引导面26。在每个沟槽25内，第一引导面24阻挡细胞3在与第二引导面26相反的方向上移动，第二引导面26则允许细胞3在与第一引导面24相反的方向上移动。这样，沟槽25就引导由支撑表面2承载的细胞3在各向异性方向A2上移动，即在重复轴X的方向上从第一引导面24向第二引导面26移动。

图6和图7示出了本发明的第二个实施例，其中引导空间35是朝各向异性方向A3a、A3b定向的，其以引导细胞3沿着横轴Y移动的方式沿着垂直于重复轴X的横轴Y延伸。

在这第二个实施例中，只有基质5的网纹表面6″与上文所述的第一个实施例不同。所以不再重复关于基质5及其他类似元件的详细说明，关于进一步详细信息，可以参考已经提供的关于第一个实施例的描述。

引导件是由细长突出部分30实现的，每个细长突出部分都沿着横轴Y延伸。每个细长突出部分30都具有垂直于重复轴X的第一引导面34和第二引导面36。

如上所述，一个细长突出部分30的第一引导面34面向相邻细长突出部分30的第二引导面36放置。细长突出部分30因此在其间构成多对沿着重复轴X彼此相邻的引导面，并且沿着该重复轴X界定出一个重复构型。

每对引导面都包括一个第一引导面34和与其相对的第二引导面36，在它们之间界定一个引导空间。

在第二个实施例中，引导空间包括沿着横轴Y延伸的沟槽35。然后，重复构型具有一连串沿着重复轴X的沟槽35。每个沟槽35都适于容纳至少一个细胞3的一部分。在第一引导面34和第二引导面36之间测量沟槽35的最大尺寸小于200微米，优选小于100微米。有利的是，沟槽35的最大尺寸大体上与细胞3的尺寸相对应，例如，介于5微米和60微米之间，优选是介于15微米和30微米之间。垂直于基础表面7测量沟槽35的深度小于200微米，优选小于100微米。有利的是，沟槽35的深度小于细胞3的尺寸，例如小于20微米，或者甚至小于6微米。

第一引导面34和第二引导面36沿着横轴Y延伸的每个沟槽35都可以通过任何适当的装置沿着平行于横轴Y的各向异性A3a、A3b的方向之一定向，例如通过安置在第一引导面34和第二引导面36上或沟槽35的底面上的槽口或棘轮。在每个沟槽35中，第一引导面34和第二引导面36阻挡细胞3在重复轴X的任何方向上移动。这样，沟槽35就引导由支撑表面2承载的细胞3在各向异性A3a、A3b的一个方向上移动。

根据本发明的引导装置1在引导细胞在体内或在体外移行方面有很多用途。

引导细胞在体外移行被理解为引导完全人工介质中培养的细胞移行。例如，细胞可以是在诸如细胞培养皿这样的人工支撑表面上成长的细胞，将网纹表面敷在支撑表面上，以便限制细胞。在另一个实施例中，可将网纹表面并入微流体通道的一个面内，以便在所述的微流体通道内引导细胞移行。根据本发明的装置的网纹表面可用于研究细胞移行的生物学及物理学过程以及培养过程中的增殖，或者用于通过根据细胞移行特征分离细胞而将细胞分类。作为选择，可将本发明的装置用于在二维或三维基质上引导细胞，所述基质至少一部分有网纹引导面覆盖，以便制造人工器官(组织工程)。根据本发明的装置在任何需要人工引导细胞的领域都可以获得应用，不必考虑其趋药性反应。

引导细胞在体内移行被理解为在有机体内引导细胞增殖和移行，例如在人体内。在这种情况下，支撑表面由细胞的自然生理性媒介构成，网纹表面敷在其上。在引导细胞在体内移行的一个优选实施例中，网纹表面可用于引导细胞出现在伤口表面，从而促进细胞在伤口上分布。该装置是一种敷料，其表面具有微结构。在引导细胞在体内移行的另一个实施例中，网纹表面可用于在假体周围引导细胞，以便促进细胞在假体周围分布。根据引导细胞在体内移行的另一个实施例，网纹表面可用于在内部辅料或放置在有机体体内的薄膜周围引导细胞，以便促进细胞在有机体内或在器官周围分布。

在一个特殊用途中，引导装置可有利地作为一种促进伤口愈合的敷料用于体内。除了作为伤口敷料这个特别有利的用途之外，根据本发明的引导装置还可以用作植入物、假体、人工组织支撑物、微流体通道或者具有完整通道的芯片实验室。

Claims (28)

1.引导细胞移行的装置(1)，其包括具有细胞(3)的支撑表面(2)以及基质(5)，所述基质(5)具有网纹表面(6；6′；6″)，其中所述网纹表面面向所述支撑表面(2)放置并且与置于所述支撑表面(2)上的所述细胞(3)相接触，以便所述细胞(3)被限制在所述支撑表面(2)和所述网纹表面(6；6′；6″)之间，所述网纹表面(6；6′；6″)具有各向异性三维结构(8；8′；8″)，其呈现为沿着重复轴(X)的重复构型，所述重复构型具有一连串沿着所述重复轴(X)彼此相邻的引导空间(15；25；35)，每个所述引导空间(15；25；35)都能够容纳至少一个所述细胞(3)的一部分，并且每个所述引导空间按照各向异性方向(A1；A2；A3a；A3b)定位，以便引导所述细胞(3)在所述各向异性方向(A1；A2；A3a；A3b)上移动。

2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述网纹表面(6；6′；6″)包括基础表面(7)，并且所述各向异性三维结构(8；8′；8″)包括多个成对的引导面，所述成对的引导面沿着所述重复轴(X)彼此相邻并且界定所述重复构型，每对都包括从彼此面对的所述基础表面(7)延伸的第一引导面(14；24；34)和第二引导面(16；26；36)，并且在它们之间界定一个所述引导空间(15；25；35)。

3.根据权利要求2所述的装置(1)，其特征在于，所述各向异性三维结构(8；8′；8″)包括多个从所述基础表面(7)突出的引导件(10；20；30)，所述引导件(10；20；30)沿着所述重复轴(X)彼此相邻，并且每个引导件都承载一个所述第一引导面(14；24；34)和一个所述第二引导面(16；26；36)，一个所述引导件(10；20；30)的所述第一引导面(14；24；34)面向相邻引导件(10；20；30)的所述第二引导面(16；26；36)。

4.根据权利要求2所述的装置(1)，其特征在于，每对所述第一引导面(14；24)和所述第二引导面(16；26)都适于使所述各向异性方向(A1；A2)沿着所述重复轴(X)延伸。

5.根据权利要求4所述的装置(1)，其特征在于，在每对引导面中，所述第一引导面(14；24)适于阻挡所述细胞(3)朝着与所述第二引导面(16；26)相反的方向移动，而所述第二引导面(16；26)适于允许所述细胞(3)朝着与所述第一引导面(14；24)相反的方向移动，以至所述各向异性方向(A1；A2)的定向是从所述第一引导面(14；24)朝向所述第二引导面(16；26)的。

6.根据权利要求5所述的装置(1)，其特征在于，所述第一引导面(14；24)垂直于所述重复轴(X)，并且所述第二引导面(16；26)沿着所述重复轴(X)延伸远离所述第一引导面(14；24)。

7.根据权利要求6所述的装置(1)，其特征在于，所述第二引导面(16)垂直于所述基础表面(7)，并且所述第二引导面具有朝向所述第一引导面(14)的凹度。

8.根据权利要求7所述的装置(1)，其特征在于，所述各向异性三维结构(8)包括很多行沿着所述重复轴(X)相邻的三角形突出部分(10)，每一所述行(10)都包括至少两个沿着与所述重复轴(X)垂直的横轴(Y)对齐的突出部分(11)，每个所述引导空间都包括大体为三角形的凹处(15)，其中所述凹处具有在一行三角形突出部分(10)的所述第一引导面(14)上形成的底面(17)以及在相邻行三角形突出部分(10)的所述第二引导面(16)上形成的顶点(18)。

9.根据权利要求6所述的装置(1)，其特征在于，所述第一引导面(24)垂直于所述重复轴，并且所述第二引导面(26)相对于与所述基础表面(7)垂直的平面倾斜。

10.根据权利要求2所述的装置(1)，其特征在于，每对所述第一引导面(34)和所述第二引导面(35)都适于使所述各向异性方向(A3a；A3b)沿着垂直于所述重复轴(X)的横轴(Y)延伸。

11.根据权利要求10所述的装置(1)，其特征在于，在每一对引导面中，所述第一引导面(34)和所述第二引导面(35)适于阻挡所述细胞(3)在所述重复轴(X)的任何方向上移动。

12.根据权利要求11所述的装置(1)，其特征在于，所述各向异性三维结构(8″)包括多个沿着所述重复轴(X)相邻的细长突出部分(30)，每个所述细长突出部分(30)都沿着所述横轴(Y)延伸，每个引导空间都包括介于一个所述细长突出部分(30)的所述第一引导面(34)和相邻的所述细长突出部分(30)的所述第二引导面(36)之间的沟槽(35)。

13.根据权利要求2所述的装置(1)，其特征在于，所述第一引导面(14；24；34)和所述第二引导面(16；26；36)之间的所述引导空间(15；25；35)沿着所述重复轴(X)的最大尺寸小于200微米。

14.根据权利要求2所述的装置(1)，其特征在于，所述第一引导面(14；24；34)和所述第二引导面(16；26；36)之间的所述引导空间(15；25；35)沿着所述重复轴(X)的最大尺寸与所述细胞(3)的尺寸相对应。

15.根据权利要求2所述的装置(1)，其特征在于，所述引导空间(15；25；35)的深度小于200微米。

16.根据权利要求2所述的装置(1)，其特征在于，所述引导空间(15；25；35)的深度小于所述细胞(3)的尺寸。

17.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述基质(5)是非粘着性基质。

18.根据权利要求17所述的装置(1)，其特征在于，所述非粘着性基质(5)由非粘着性材料构成。

19.根据权利要求18所述的装置(1)，其特征在于，所述非粘着性基质(5)是含氟聚合物。

20.根据权利要求17所述的装置(1)，其特征在于，所述非粘着性基质(5)是由经过化学处理呈现非粘着性的材料构成。

21.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述基质(5)是带粘性的。

22.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述细胞(3)在所述支撑表面(2)上面移动，所述支撑表面(2)是人工表面或者是所述细胞的自然环境表面。

23.根据权利要求22所述的装置(1)，其特征在于，所述支撑表面(2)是活组织表面或伤口表面。

24.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述支撑表面(2)和所述网纹表面(6；6′；6″)以0微米至10微米的距离隔开。

25.根据权利要求24所述的装置(1)，其特征在于，至少从所述支撑表面(2)和所述网纹表面(6；6′；6″)中选择的一个表面包括至少一个额外突出部分用于控制所述支撑表面(2)与所述网纹表面(6；6′；6″)之间距离。

26.根据权利要求25所述的装置(1)，其特征在于，所述额外突出部分的形式是直径为100微米至500微米，高度小于10微米的柱子。

27.根据权利要求1所述的装置(1)，其形式为敷料、植入物、假体、人工组织支撑物、微流体通道、具有完整通道的芯片实验室。

28.引导细胞移行的方法，其采用根据权利要求1所述的装置(1)，所述方法使置于所述支撑表面(2)上的所述细胞(3)与所述基质(5)的所述网纹表面(6；6′；6″)相接触，以便将所述细胞(3)限制在所述支撑表面(2)和所述网纹表面(6；6′；6″)之间，所述细胞(3)在所述各向异性方向(A1；A2；A3a；A3b)上移动。