一种柔性三维单细胞定位培养芯片及其可控制备方法

摘要

本发明公开了一种基于微细加工技术实现的柔性三维单细胞定位培养芯片，属于生物微机电系统（Bio-MEMS）领域。该芯片包含阵列分布的细胞培养微井1，每个细胞培养微井1底部包含微柱阵列3。该芯片的制备方法采用MEMS技术和复制模塑技术完成，包括混合PDMS预聚体和交联剂、硅模板上浇注PDMS、PDMS固化、剥离PDMS的过程。本发明的有益效果：通过控制细胞培养微井1尺寸将待培养细胞2限制在微井内，实现细胞定位培养；同时使微井本身深度大于微井中微柱高度，实现细胞的三维培养。芯片制备时直接在PDMS表面构建图型化基底，芯片无需经过任何物理或化学修饰即可用于细胞培养，具有图型性质和图型结构长期稳定、可靠的特点。PDMS材料具有良好的透光性，便于细胞的观察。

主权项

1.一种基于PDMS的柔性三维单细胞定位培养芯片，包含阵列分布的细胞培养微井1，每个细胞培养微井1底部包含微柱阵列3；所述微柱呈方形，边长a₁满足：1≤a₁≤10μm，高度h₁满足：1≤h₁≤100μm,相邻两个微柱间的距离l₁，即相邻微柱中心线之间的距离满足：0＜l₁＜10μm；所述细胞培养微井1呈方形，边长a₂满足：其中，是待培养细胞2直径的统计平均值，细胞培养微井1上表面与微柱阵列3顶部所形成表面的高度差h₂满足：h₀≤h₂＜2h₀，其中，h₀是待培养细胞2的高度平均值，细胞培养微井1深度h满足h＝h₁+h₂，相邻两个细胞培养微井1间的距离l，即微井中心线之间的距离满足：所述柔性三维单细胞定位培养芯片的制备方法，采用MEMS技术和复制模塑技术完成，具体包括如下步骤：步骤一：按质量或体积比为10:1混合PDMS预聚体和交联剂，并充分搅拌均匀后，放入真空干燥箱中脱气直至混合过程中产生的气泡完全排除。步骤二：将PDMS浇注在硅模板上，并静置；所述硅模板由重复单元组成，每个单元包含微孔阵列，图型尺寸设计如下：微孔设计呈方形，边长A₁满足1≤A₁≤10μm，深度H₁满足1≤H₁≤100μm，相邻两个微孔间的距离L₁，即微孔中心线之间的距离满足：0＜L₁＜10μm；重复单元外形设计呈方形，边长A₂满足：其中，是待培养细胞直径2的统计平均值，单元底部表面与微孔阵列底部所形成表面的高度差H₂满足：h₀≤H₂＜2h₀，其中，h₀是待培养细胞2的高度平均值，单元深度H满足H＝H₁+H₂，相邻两个重复单元间的距离L：步骤三：将浇注后的PDMS及模板置于真空干燥箱中，使PDMS预聚物发生交联反应而固化。步骤四：将冷却后的PDMS剥下，就得到了带有浮凸图型的PDMS芯片，在PDMS芯片表面上精确复制了模板上原有的图型。