专利名称：用于选择和特异性地影响细胞功能的基材的制作方法
用于选择和特异性地影响细胞功能的基材本发明涉及用于通过将细胞粘附到具有预定特性的基材(substrate)表面，而特异性地影响细胞功能的方法和基材。本发明还涉及分析装置和分析方法，其使用这些基材用于鉴定和选择特定的细胞类型、用于鉴定影响特定细胞功能或特定细胞类型的合适基材条件、或者用于鉴定特征在于细胞类型或细胞功能变化的疾病状态。已知生物细胞的生长和发育基本上由它们在天然组织中的空间环境以及它们与胞外基质(ECM)中信号分子的接触来决定。在本领域广泛研究的背景下，已经研究了大量的此类信号分子和各种细胞的相应受体，并阐明了它们的结构。人工合成用于体外调节细胞培养物的基质(matrix)的方法经常是基于聚合物的和无机的支架。本文的目的一般而言是聚合物的或无机的支架来提供物理信号以预先确定细胞定向、细胞迁移和细胞繁殖。本文支架的孔给细胞系统提供足够的间隔以便在一定的培养期之后限定组织结构。传统的聚合物系统例如是聚四氟乙烯、有机硅类(silicones) 或聚乙烯。生物活性玻璃、陶瓷或磷酸钙可被用作无机支架。由于在信号分子及其与不同细胞类型相互作用的领域中的最新发现，包含生物活性成分的基材正在日益增长地被开发。在惰性聚合物基质中掺入特异性信号分子(如例如生长和分化因子)使得能够更好的控制与这些信号分子接触的细胞粘附 (Sakiyama-Elbert and Hubell (2001), Annu. Rev. Mater. Res. 31 :183-201)。这类生物活性基质在植入技术领域中是具有特别的兴趣的，其中正在尝试例如实现植入物更好的整合，这是通过用信号因子将与组织的界面功能化，以便促进所需细胞类型的体外或体内建群(colonization)。但是，现有技术中已知的人工基质只考虑了在自然条件下决定胞外基质和各种细胞类型之间相互作用的某些因子。意识到决定与各种细胞类型的相互作用和间接影响这些细胞功能的其他因子和基质特征，将极大地有利于鉴定和选择特定细胞类型以及有利于特异地影响靶细胞的一或多种细胞功能的方法。因此本发明的一个目的是提供新的方法和工具，利用其可以特异地影响细胞功能 (通过将它们粘附到基材表面)，和/或可以选择和鉴定特定细胞类型。密切相关的另外的目的是鉴定用于影响特定细胞功能或特定细胞类型的合适的基材条件。本发明是基于以下出人意料的发现，即不仅是化学特征(例如细胞配体和/或信号分子的存在)，还有使得基材能够机械刺激细胞的基材的机械特征(例如基材的硬度、 强度或刚性)以及基材的几何特征(例如细胞结合位点的空间排列)，其不但对细胞粘附具有实质影响(Discher et al. (2005), Science320 :1139-1143 ；Arnold et al. (2004)， Chemphyschem. 5 :383-388)，而且在许多情况下还对粘附细胞的一些细胞功能具有直接和特异性影响。基于这些发现，为了实现上述目的，本发明的一个方面提供了如权利要求1所要求保护的用于结合细胞的基材，其中所述基材包括不同的表面结构域，其在每种情况下代表对细胞粘附和/或细胞功能具有影响的条件。通过将表面结构域中对细胞粘附和/或细胞功能很重要的各种基材参数进行组合，并且有目的地在其他表面结构域中改变它们，可以快速和有效地鉴定出用于特定细胞类型或特定细胞功能的合适的或优化的基材条件。采用这种方式还使得快速选择和鉴定特定细胞类型成为可能。因此这些基材尤其适合于细胞的高通量筛选，例如权利要求35所要求保护的。在更具体的实施方案中，此类基材是如权利要求19所要求保护的生物材料芯片的组件或如权利要求21所要求保护的分析装置。本发明还涵盖如权利要求25-34所要求保护的上述基材、芯片和分析装置在各种应用尤其是医药应用中的用途。本发明的第二个方面提供了如权利要求36所要求保护的一种用于有目的地影响在基材上的靶细胞的蛋白合成的方法，利用所述基材通过将细胞配体在基材上以预定的间隔排列来诱导或影响所需蛋白的合成。本发明的第三个方面提供了如权利要求41所要求保护的一种用于选择和/或鉴定细胞的方法，其中记录并评价位于基材上的细胞对机械刺激的特异性应答。本发明其它的具体和/或优选实施方案是从属权利要求的主题。在本发明的基材中，影响细胞粘附和/或细胞功能的条件通常至少由相应表面结构域的几何特征和/或机械特征、或者几何特征和/或机械特征与化学特征的组合来决定。 但是，完全有可能其他特征(例如基材和细胞之间接触的时机和持续时间)同样在影响细胞粘附和/或细胞功能中起着重要作用。因此本发明同样涵盖了其他特征与本文详细解释的化学、机械和几何特征的任何期望的组合。基材的化学特征首先由无机或有机基材的分子结构决定。所述基材可以是，例如， 玻璃、金属或塑料材料。在这种基础基上可以提供具有纳米结构的预定间隔的纳米结构域。 这类纳米结构是通过例如在基材上应用具有所需大小和具有所需间隔的金纳米簇来产生的。优选地，通过用特定细胞配体(尤其是天然组织中胞外基质(ECM)的分子或其片段) 将所述基础基材和/或纳米结构功能化，从而预先确定或很大程度上确定所期望的表面结构域或多个表面结构域的化学特征。合适配体非限制性的选择在下文给出。但是本领域技术人员会立刻认识到同样可以使用这些分子的变化以及对某些靶细胞具有特异性结合特性的任何其他期望的分子。细胞配体通常选自与细胞的细胞粘附受体(CAM)结合的分子。更具体地，这些分子是结合如下一组细胞粘附受体的分子，所述组是钙粘着蛋白的、免疫球蛋白超家族 (Ig-CAMS)、选择蛋白和整合素的组，尤其是结合整合素的分子。更具体地，所述配体选自纤连蛋白、层粘连蛋白、血纤维蛋白原、生腱蛋白、 VCAM-U MadCAM-Ι，胶原、或其片段(其特异性地结合细胞粘附受体，尤其是整合素)，或其衍生物(其特异性地结合细胞粘附受体)。表1提供合适的特异性结合的氨基酸序列的非限制性列表。所述基材的几何特征通常包括对细胞的接触点的排列，尤其是在基材上预定的间隔中用细胞配体功能化的。在更具体的实施方案中，接触点或细胞配体的排列构成纳米结构。本文使用的术语“纳米结构”表示纳米尺寸的岛(island)的排列，在下文中标为 “纳米结构域”，其可以作为接触点，并且可以用其他分子(例如细胞配体)进行选择性的表面修饰。岛的尺寸应当不大于与细胞表面相互作用的分子的可计数的量。岛的所期望的尺寸是这样的尺寸，即由于岛的该尺寸而仅仅允许一个单独分子相互作用。本文中特别感兴趣的并且优选使用的是直径在小于IOOnm范围内的岛，尤其是小于20nm，例如小于IOnm的。为了产生所需的拓扑结构，必须能够在1-1000纳米，尤其是l-300nm，例如 l-200nm或优选的I-IOOnm的范围内灵活地调节岛的间隔，并达到1-2纳米的精确度。 采用这样的方式，可以例如提供与沿细胞膜预定长度的尺度的拟合(锁和钥匙的原理 (lock-and-key principle))，从而可以实现特定细胞在界面的选择性附着。此种附着可以包括单个细胞的单一或多重附着。尤其是在存在流动或更普遍的外部施加的力的情况下， 多重附着相比单一附着具有将细胞明显更牢固地保留在界面上的优势，因此任选地促进将其从混合的培养基中分离。当在本发明中用于任意所需形状的大面积界面时，常规的表面构造法诸如光刻法 (photolithography)或电子束平亥Ij法(electron beam lithography)或基于上述方法的构造法只是在有限程度上适用于纳米结构的分子精确定位。相反，由于自发产生的结构有序的性质，基于分子自组织的构造法非常适合于产生本发明所使用的纳米结构。嵌段共聚物胶束纳米平刻(block copolymer micelle nanolithography)的技术可以尤其有利地用于此目的(R. Glass，M. Moller, J. P. Spatz, Nanotechnology 2003，14(10)，1153-1160， Arnold, Μ. Cavalcanti-Adam, R. Glass, J. Blummel, W. Eck, M. Kantlehner, H. Kessler, and J.P.Spatz. (2004)Chemphyschem. 5 :383-8, DE 199 52018. 6 ；DE19747813. 1 ；DE 29747815. 8 ；DE 19747816. 6)。采用这样的方式，可以在基才上产生例如具有所需大小和所需间隔的金纳米簇。 这些纳米结构通常是类六边形(quasi-hexagonally)排序。可以考虑的基材原则上是在其上可以形成所需纳米结构的任何材料。一些合适的但是非限制性的实例有玻璃、二氧化硅和塑料表面，包括水凝胶。在本发明一个更具体的实施方案中，纳米结构域形成几何特征(例如结构域的间隔和大小)及化学特征(例如功能化的性质)中的至少一种的梯度。这些梯度也可由空间上分隔的结构域的排序(sequence)来形成(参见图6)。在本发明一个典型的实施方案中，机械特征包括基材的硬度或刚性，和/或其粘性、弹性或粘弹性特征。硬度或刚性(表示为杨氏模量)在本文中可以在0. lltfa到IOOMPa 的范围内变化。作为选择或者此外，机械特征可以包括由基材对细胞的机械刺激。通过使用例如有弹性的塑料如聚二甲硅氧烷(PDMS)或水凝胶，优选基于PEO的， 特别优选聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)水凝胶，来作为基础基材，可以改变机械特征。通过使用不同的水凝胶，例如聚乙二醇二丙烯酸酯水凝胶(PEGDA)，可以提供不同的刚性。如果使用各种分子量和不同重量百分比(浓度)的PEk，这提供了宽的杨氏模量范围(范围从 MI^a到kPa)。如上所述的纳米结构同样可以被转移到这些基础基材上(例如DE 10 2004 043908A1中所述)。这些金纳米结构，其显示出不同的颗粒密度及因此而显示出可变的颗粒间隔(采用梯度的或精确的、均一的结构域的形式)并且在此方面可以有目的地进行调整，一旦被转移到水凝胶上，就作为各种配体和/或官能团(如例如硫醇基)的结合位点。一种原则上用于产生本发明基于水凝胶的基材的方法将在下文和实施例1中进行更详细的描述。但是，对于本领域技术人员显而易见的是，可以使用其它的试剂(其行使相同功能)以及经适当改变的反应参数来产生同样合适的基材。根据常规技术的教导和本文公开的实施例，这类改变在本领域普通技术人员的能力范围内，并无常规测试之外的要求。为了在产生这类水凝胶基材时将PEG附着于水凝胶，首先用例如包含不饱和官能团的化合物(例如烯丙基三乙氧基甲硅烷)来将基础基材的表面(例如玻璃)活化/羟基化和功能化(图la)。所述不饱和官能团的目的在本文中是为了随后在聚合过程中与水凝胶交联。水凝胶的纳米结构由转移过程所带来。为了此目的，首先通过二嵌段共聚物胶束技术(例如类似于 DE 199 52018. 6 ；DE 19747813. 1 ；DE29747815. 8 ；DE 19747816. 6 中描述的那些)的措施将纳米结构应用到玻璃表面，然后使用接头(例如，丙烯硫醇 (propenethiol)或N，N'-双(丙烯酰)胱胺接头)将其转移到水凝胶上。所述接头的不饱和端在本文中用于在水凝胶的聚合期间形成共价键。然后通过在聚合过程中同时转移金结构和附着水凝胶来制备整个基材。所关注的表面在本文中作为流动池(图lb)，由此可以按照无气泡方式在两个表面之间填充聚合物溶液。在随后用紫外线(例如365nm的波长)照射后，为了聚合而将水凝胶浸润于水中，由此该凝胶吸水并被轻轻地与上层玻璃分离。使用这种方法，有可能将各种水凝胶结合到甚至更大的区域(例如8cmX 12cm)。采用这种方式，通过使用具有不同纳米结构的多个小流动池，可以产生同时包括不同硬度水平的和不同金颗粒间隔的水凝胶的基材。然后可以将不同的配体附着到所述纳米结构水凝胶的这些金颗粒，从而增加了其它的可变参数。在先前描述的参数外，PEG水凝胶还可以进一步用羧酸完全或部分功能化。此侧面控制的凝胶表面功能化是通过转移过程而进行的。为了此目的，首先将羧酸，优选长链的多不饱和羧酸(脂肪酸，例如亚麻酸)应用到亲水玻璃上。这种过程伴随着高度的侧面精确性，并允许以微观结构的形式进行功能化(图Ic)，其还可以被转移到凝胶上。在聚合过程中，酸的不饱和端继而与PEG水凝胶交联，由此羧酸与凝胶的表面共价键合(图Id)。这种功能化同样对于细胞在相应基材上的生长情况具有相当大的影响。图2的左侧区域清楚地显示出细胞仅在用羧酸功能化的水凝胶一侧生长。未功能化一侧对细胞有钝化作用。右侧区域显示出通过羧基官能能团的EDC/NHS活化的方法，使荧光染料Oregon Green 488尸胺附着。本发明优选的实施方案提供基材，其包括至少3个不同的表面结构域，所述表面结构域具有影响细胞粘附和/或细胞功能的至少3种不同条件。这种基材优选的区别在于影响细胞粘附和/或细胞功能的所述至少3种不同条件包括用特定细胞配体对至少一个表面结构域进行功能化、细胞配体在至少一个表面结构域中的几何排列、以及至少一个表面结构域中的基材硬度或基材刚性。在一个或更多个此类表面结构域中的两个或更多个特征的组合也是可能的，并且通常是优选的(图3)。这些参数可以在基材的准确结构域中以不同组合而变化，以及可以被调适而用于特定的应用，并且包括观察到的有关影响粘附细胞的3个最重要的焦点。在一个具体实施方案中，所述基材具有三维结构。这种结构可以是，例如，具有若干到几百微米直径的管或微管。这类管可以由各种塑料和水凝胶组成，例如基于聚乙二醇的，还包括纳米结构，例如如上所述产生的。在另一个具体实施方案中，所述基材的不同表面结构域通过屏障而在空间上彼此分隔。例如，不同的表面结构域可以位于基材的分离室中。本发明还包括载体，其包括按照三维排列的两个或更多个本发明的基材。例如，可以将两种相同或不同的基材(例如带有不同的细胞配体)彼此相对放置。例如，可以通过两个基材之间特定厚度的框架(例如由Teflon制成)的方法来产生理想的间隔。本文中还可以通过轻轻地抽吸新鲜培养基而更换培养基，。本发明优选的实施方案涉及生物材料芯片，其包括至少一种本发明的基材，并由不同的分隔室组成，所述室代表如上文所述的影响细胞粘附和/或细胞功能的不同但特异的条件，并允许细胞在每个室中分隔培养。此种生物材料芯片优选包括至少16个室。本发明还提供分析装置，包括a)如上文所定义的基材、载体或生物材料芯片，b)样品架，其中安排有基材或载体或生物材料芯片，c)用于检测至少一种细胞特异性分析参数的测量装置和d)评估装置。所述测量装置通常包括直接的或倒置的光学显微镜，以及优选的用于数字图像处
理的装置。所述细胞特异性分析参数通常是细胞计数、细胞形状或标记物的存在，尤其是荧光标记物，举例来说用于粘附分子或一些特定蛋白的，例如用于细胞分化，或者其他特异性的分子，例如核酸或膜成分，但并不限于此。依照研究的细胞和培养条件，其他合适参数对相关领域技术人员来说是极其显而易见的，并且可以用标准方法来确定。上述基材、生物材料芯片或分析装置可以用于，例如鉴定用于特定细胞系统或特定细胞功能的合适的基材条件。在一个具体的实施方案中，这种特定细胞功能是特定蛋白的合成。本发明的基材、芯片和分析装置尤其适于实现大量样品的和/或许多不同的基材条件的筛选(“高通量筛选"；HTQ。通过在一个或更多个表面结构域中将对于细胞粘附和/或细胞功能很重要的各种基材参数组合，并且有目的地将它们在其他表面结构域中变化，可以快速和有效地鉴定出用于特定细胞类型或特定细胞功能的合适的或优化的基材条件。采用这种方式还使得快速选择和鉴定特定的细胞类型成为可能。所研究的细胞不受细胞类型或种属性质的限制。原核和真核细胞都可以被研究。 细胞优选是脊椎动物的细胞，尤其是哺乳动物的细胞，尤其优选的是人的细胞。在一个具体实施方案中，所研究的细胞是干细胞或从其中所衍生的分化的细胞。本发明的基材、芯片和分析装置在生物学、生物化学和医学(包括医学诊断)的众多领域中具有广泛的潜在应用。应用的具体领域例如是免疫学和变态反应学的研究。一个具体实例是对触发T细胞或肥大细胞的变态反应的基材条件进行鉴定。另外的潜在应用涉及促进或研究界面的选择性细胞建群，尤其是在心脏病学或植入技术中。这种研究的结果可以是，例如，用于在机体的不同区域(例如骨、耳朵等等)的植入物的合适或优化的基质特征的鉴定。上述基材、生物材料芯片或分析装置还可用于选择或鉴定细胞。一种相关的应用是对特征在于细胞类型变化的疾病状态进行鉴定，例如癌症或疟疾。本发明的另一个方面涉及用于影响靶细胞蛋白合成的方法，包括a)提供基材，用于将细胞结合到此基材的表面，所述基材包括用细胞配体功能化的至少一个表面结构域，所述细胞配体在基材上以预定的间隔排列；b)将靶细胞应用到基材上；c)在基材上培养靶细胞，通过基材上以预定间隔排列的细胞配体诱导或影响所需蛋白的合成。这种方法还可以进一步包括另外提供所述经功能化的表面结构域的特定机械特征，其同样影响细胞功能。例如，可以通过预先确定所述基材的特定刚性或硬度或通过提供粘附细胞的机械刺激来提供这种机械特征。本发明的另一个方面利用上文已经提及的观点不同的细胞对它们所处基材的机械刺激的应答非常不同。因此所述方面涉及用于选择和/或鉴定细胞的方法，其包括a)提供基材，用于将细胞结合到此基材的表面，所述基材包括能够机械刺激细胞的至少一个表面结构域；b)将靶细胞应用到基材上；c)机械刺激基材上的靶细胞；d)记录细胞对刺激的应答；e)评价细胞的应答，并任选地与参照值进行比较，从而鉴定出特定细胞类型和/ 或特定来源的细胞。
图Ia是用烯丙基三乙氧基甲硅烷将基础基材(例如玻璃)功能化以附着到水凝胶的示意图；图Ib是水凝胶的附着和金纳米结构转移到水凝胶上的示意图；图Ic显示用于随后转移到水凝胶上的具有羧酸的亲水玻璃的微观结构；图Id是通过羧酸将附着的水凝胶功能化的示意图。图2显示附着至玻璃的各种水凝胶。右侧区域显示通过“无电淀积”的金纳米结构转移，由此使金颗粒增大。图3是具有不同表面结构域的基材上3种可变参数组合的示意图。图4显示相对于未功能化的水凝胶，在用羧酸功能化的水凝胶上细胞生长的对比。图5显示有和没有羧酸功能化的表面的接触角测量。图6是具有多个空间分隔的表面结构域的基材的实施方案的示意图，其中两个参数，即配体(生物分子1-4)的性质和配体间的间隔是系统性变化的。图7显示3T3成纤维细胞对于纤连蛋白的不同合成活性与基材表面结构的关系， 这是通过相应mRNA的凝胶电泳的方法检测的。图8显示小鼠成骨细胞对于纽蛋白的不同合成活性与基材表面结构关系的柱状图。表 权利要求
1.一种基材，用于将细胞结合至此基材的表面，其中所述基材包括不同的表面结构域， 在每种情况中所述表面结构域代表着影响细胞粘附和/或细胞功能的条件，并且这些条件是由特定表面结构域的几何特征和/或机械特征、或者几何特征和/或机械特征与化学特征的组合所决定的。
2.权利要求1所述的基材，其中所述几何特征包括在该基材上细胞配体按预定间隔的排列。
3.权利要求2所述的基材，其中所述细胞配体的排列代表纳米结构。
4.权利要求1-3中至少一项所述的基材，其中所述机械特征包括以杨氏模量测量的所述基材的硬度或刚性。
5.权利要求1-4中至少一项所述的基材，其中所述机械特征包括细胞的机械刺激。
6.权利要求1-5中至少一项所述的基材，其中所述化学特征包括用特定细胞配体特别是天然组织中胞外基质(ECM)的分子或其片段，来对表面结构域进行功能化。
7.权利要求6所述的基材，其中所述细胞配体选自与细胞的细胞粘附受体(CAM)结合的分子。
8.权利要求7所述的基材，其中所述细胞配体选自与钙粘蛋白、免疫球蛋白超家族 (Ig-CAMS)、选择蛋白和整合素的组中的细胞粘附受体结合的分子，特别是与整合素结合的分子。
9.权利要求7或8所述的基材，其中所述细胞配体选自纤连蛋白、层粘连蛋白、血纤维蛋白原、生腱蛋白、VCAM-1、MadCAM-Ι、胶原、或其特异性结合细胞粘附受体的片段、特别是具有表1所述氨基酸序列的片段、或者其特异性结合细胞粘附受体的衍生物。
10.权利要求1-9中至少一项所述的基材，其中所述基材包括至少2个、优选至少3个不同的表面结构域，所述表面结构域具有至少2种、优选至少3种影响细胞粘附和/或细胞功能的不同条件。
11.权利要求10所述的基材，其中影响细胞粘附和/或细胞功能的所述至少3种不同条件包括用特定细胞配体对至少一个表面结构域的功能化、细胞配体在至少一个表面结构域中的几何排列、和至少一个表面结构域中的基材刚性。
12.权利要求1-11中至少一项所述的基材，其包括三维结构。
13.权利要求1到12中至少一项所述的基材，其中不同的表面结构域通过屏障而在空间上彼此分隔。
14.权利要求13所述的基材，其中所述不同的表面结构域位于基材的分隔的室中。
15.权利要求1到14中至少一项所述的基材，其中一个或多个表面结构域包含水凝胶、 优选具有预定刚性的聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)水凝胶。
16.权利要求15所述的基材，其中具有预定的颗粒间隔的金纳米结构位于水凝胶上作为细胞配体的结合位点。
17.一种载体，包含以三维排列的权利要求1到16中至少一项所述的两个或更多个基材。
18.权利要求17所述的载体，其中所述基材在空间上是彼此分隔的。
19.一种生物材料芯片，包含权利要求1-16中至少一项所述的至少一种基材，并由多个分隔的室组成，所述室代表影响细胞粘附和/或细胞功能的不同的但特异的条件并允许细胞在每个室中分隔培养。
20.权利要求19所述的生物材料芯片，包括至少16个室。
21.一种分析装置，包括a)权利要求1-16中任一项所述的基材、权利要求17或18所述的载体、或者权利要求 19或20所述的生物材料芯片，b)样品架，其中排列有所述基材或载体或生物材料芯片，c)用于检测至少一种细胞特异性分析参数的测量装置和d)评估装置。
22.权利要求21所述的分析装置，其中所述测量装置包括直接的或者倒置的光学显微境。
23.权利要求21或22所述的分析装置，其中所述测量装置包括用数字图像处理的装置。
24.权利要求21-23中至少一项所述的分析装置，其中所述细胞特异性分析参数是细胞计数、细胞形状、或标记物的存在，特别是用于粘附分子或细胞分化的荧光标记物。
25.权利要求1-16中任一项所述的基材、权利要求17或18所述的载体、权利要求19 或20所述的生物材料芯片、或者权利要求21到M中任一项所述的分析装置用于鉴定适宜于特定细胞系统或特定细胞功能的基材条件中的用途。
26.权利要求25所述的用途，其中所述特定细胞功能是特定蛋白的合成。
27.权利要求25所述的用途，其中所述细胞系统包括干细胞或所述细胞功能是干细胞功能。
28.权利要求25所述的用途，其中鉴定出用于触发T细胞或肥大细胞的变态反应的基材条件。
29.权利要求1-16中任一项所述的基材质、权利要求17或18所述的载体、权利要求 19或20所述的生物材料芯片、或者权利要求21到M中任一项所述的分析装置用于鉴定适用于在机体的不同区域的植入物的基质特征中的用途。
30.权利要求1-16中任一项所述的基材、权利要求17或18所述的载体、权利要求19 或20所述的生物材料芯片、或者权利要求21到M中任一项所述的分析装置用于选择或鉴定细胞的用途。
31.权利要求1-16中任一项所述的基材、权利要求17或18所述的载体、权利要求19 或20所述的生物材料芯片、或者权利要求21到M中任一项所述的分析装置用于鉴定特征在于细胞类型变化的疾病状态中的用途。
32.权利要求31所述的用途，其中所述疾病状态是癌症或疟疾。
33.权利要求1-16中任一项所述的基材、权利要求17或18所述的载体、权利要求19 或20所述的生物材料芯片、或者权利要求21到M中任一项所述的分析装置用于免疫学和变态反应学研究中的用途。
34.权利要求1-16中任一项所述的基材、权利要求17或18所述的载体、权利要求19 或20所述的生物材料芯片、或者权利要求21到M中任一项所述的分析装置用于促进或研究界面的选择性细胞建群中的用途，特别是在心脏病学或植入技术中。
35.一种用于高通量筛选细胞的方法，其中使用权利要求1-16中任一项所述的基材、权利要求17或18所述的载体、权利要求19或20所述的生物材料芯片、或者权利要求21 到M中任一项所述的分析装置。
36.一种用于影响靶细胞蛋白合成的方法，包括a)提供一种基材，用于将细胞结合至此基材的表面，所述基材包括用权利要求6到9中所述的细胞配体功能化的至少一个表面结构域，所述配体在基材上按预定的间隔排列；b)将靶细胞应用到所述基材上；c)在所述基材上培养靶细胞，用所述基材上以预定间隔排列的细胞配体来诱导或影响所需蛋白的合成。
37.权利要求36所述的方法，其中还提供功能化表面结构域的特定的机械特征，其同样影响细胞功能。
38.权利要求37所述的方法，其中通过预先确定所述基材的特定刚性或硬度、或者通过提供粘附细胞的机械刺激来提供所述机械特征。
39.权利要求36所述的方法，其中所述基材是权利要求1到16中任一项所述的基材。
40.权利要求36到39中任一项所述的方法，其中所述细胞是干细胞。
41.一种用于选择和/或鉴定细胞的方法，包括a)提供一种基材，用于将细胞结合至此基材的表面，所述基材包括能够机械刺激细胞的至少一个表面结构域；b)将靶细胞应用到所述基材上；c)机械刺激所述基材上的靶细胞；d)记录细胞对所述刺激的应答；e)评估细胞的应答，并任选地与参照值进行比较，从而鉴定出特定细胞类型和/或特定来源的细胞。
全文摘要
本发明涉及一种用于选择和特异性地影响细胞功能的方法和基材，这是通过将细胞粘附到具有指定特性的基材表面。所述基材包括不同的表面区域，各自代表影响细胞粘附和/或细胞功能的条件，并且所述条件由每个表面区域的几何特性和/或机械性能或者由几何特性和/或机械特性与化学性质的组合来决定。本发明进一步涉及分析装置和分析方法，使用所述基材来鉴定和选择特定的细胞类型，鉴定影响特定细胞功能或特定细胞类型的合适的基材条件，或鉴定特征在于细胞类型或细胞功能变化的疾病状态。
文档编号G01N33/50GK102317441SQ200980154213
公开日2012年1月11日 申请日期2009年12月7日 优先权日2008年12月8日
发明者A-K·施米德尔, J·P··施帕茨, N·佩尔施曼, R·菲亚门戈 申请人:马克思-普朗克科学促进协会