一种侧向曝光的肌肉柱芯片

本发明属于器官芯片制备领域，具体涉及一种经单次侧向曝光制备肌肉柱芯片的简单方法。

背景技术：

1、肌肉是一种高效的执行器，具有优越的功率重量比、力重量比、顺应性、可塑性、可扩展性和可控性。除了与心脏、骨骼和平滑肌细胞活动相关之外，组织收缩对于全身的许多其他过程也至关重要，例如结缔组织形态发生、原肠胚形成和伤口收缩。组织收缩不仅在组织水平上驱动组织发育和稳态，而且在细胞水平上控制受体信号传导、分化和增殖等功能。组织收缩力是组织自我收缩的能力，而组织收缩是组织本身的公制收缩。由于二维培养的平面微环境对细胞骨架有直接影响，并且无法提供体外适当机械功能所需的自由度，三维工程组织结构提供了组织收缩性和功能的卓越模型，因为它们更接近地模仿天然组织及其微环境。

2、研究工程微组织收缩行为的常用方法是将柔性聚二甲基硅氧烷(pdms)微柱嵌入3d微组织中。组织收缩测量是评估工程组织收缩性、结构和功能以及对物理化学刺激的特定细胞反应的关键。3d组织的尺寸限制对测量系统在精确的实验设置、高灵敏度的成像方法和测量精度方面提出了严格的要求。目前，常用的观测肌肉组织收缩的方式是将肌肉组织同时接种在两个有一定距离的柔性微柱上，随着肌肉组织的进一步生长及收缩，两个微柱会受到组织收缩的牵引力而相互靠近，通过测量两个微柱倾斜靠近的程度可以推断出肌肉组织间的组织收缩程度。其中，柔性微柱的一端需要完全固定，因此实际实验中常常将两个柔性微柱与其底部连接的通道视作一个结构并利用软光刻的方式制成，这样只需要通过一次pdms倒模即可完成。由于软光刻法不能实现上小下大结构的倒模，之前的方法都是将模板设计为上大下小的结构，至少需要两次曝光。这样的方式仍旧存在倒模成功率低、需多次曝光的问题，易在倒模过程中损坏两个柔性微柱，本发明就致力于填补这一空白。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种侧向曝光的肌肉柱芯片的简单制备方法，包括绘制芯片侧向掩膜、匀胶、前烘、曝光、后烘、显影、坚膜、倒模等操作。本方法基于软光刻的原理，将正向曝光换成了侧向曝光，仅通过一次曝光就实现了肌肉柱芯片的制备，在避免多次匀胶曝光操作的同时提高了倒模的成功率。该方法制得的肌肉柱芯片与以往正向曝光的芯片完全相同，在倒模时几乎不会失败，可以有效地替代正向曝光法并实现肌肉柱芯片的简单制备。

2、本发明涉及一种侧向曝光的肌肉柱芯片的简单制备方法，包括下列步骤：(1)芯片掩膜的绘制：所述芯片掩膜为由基底及两个柔性微柱组成一个肌肉柱芯

3、片单元，其中柔性微柱的顶部为一个突出的方形平台或半圆柱体，在一个芯片掩膜上重复放置多个肌肉柱芯片单元；

4、(2)匀胶：将玻片置于匀胶机正中，使用胶头滴管缓慢向方形玻片正中心滴加su8

5、光刻胶后匀胶；

6、(3)前烘：马上将方形玻片放置于预热93-97℃的烘胶台上，前烘20-30min；

7、(4)滴胶：将玻片置于预热93-97℃的烘胶台上，使用胶头滴管缓慢向方形玻片正中心滴加su8光刻胶后烘干12-24h；

8、(5)曝光：将芯片掩膜置于铺胶的方形玻片上，置于紫外曝光机中进行曝光；

9、(6)后烘：曝光后马上将铺胶的方形玻片置于预热93-97℃的烘胶台上，后烘30-60

10、min；最后将玻片取下置于水平的台面，自然冷却；

11、(7)显影：制备好的铺胶玻片显影；将其放在玻璃培养皿中，将显影剂没过玻片，放在水平摇床上缓慢摇动，至玻片边缘清晰停止显影，得到芯片模板；

12、(8)坚膜：将芯片模板置于预热45-60℃的干燥箱中，缓慢升温至170-190℃，坚膜2-3h；后关闭干燥箱，自然冷却；

13、(9)倒模：将配置好的pdms混合液倒入围好的芯片模板上，使用真空干燥器真空除气25-30min，80℃烘干30-60min后取出；待pdms自然冷却后，使用刀片将固化的芯片从模板上剥离。

14、进一步地，在上述技术方案中，步骤(4)中，烘干后方形玻片上的光刻胶的厚度为1-3mm。

15、进一步地，在上述技术方案中，步骤(2)或步骤(4)中，su8光刻胶为2000或3000系列su8光刻胶。

16、进一步地，在上述技术方案中，步骤(4)中，su8光刻胶滴加量为4-12ml。

17、进一步地，在上述技术方案中，步骤(7)中，显影剂选自丙二醇甲醚醋酸酯或乳酸乙酯。

18、进一步地，在上述技术方案中，步骤(5)中，曝光时间为70-210s。

19、发明有益效果

20、本发明基于软光刻的原理，通过改变掩膜及芯片的设计，具体体现为将掩膜设计为肌肉柱的侧面图，仅通过一次曝光就实现了肌肉柱芯片的制备，在避免多次匀胶曝光操作的同时提高了倒模的成功率。该方法制得的肌肉柱芯片与以往正向曝光的芯片完全相同，但成功率显著提升，可以有效地替代正向曝光法并实现肌肉柱芯片的简单制备。

技术特征：

1.一种侧向曝光的肌肉柱芯片的简单制备方法，其特征在于，包括下列步骤：

2.根据权利要求1所述的一种侧向曝光的肌肉柱芯片的简单制备方法，其特征在于：步骤(4)中，烘干后方形玻片上的光刻胶的厚度为1-3mm。

3.根据权利要求1所述的一种侧向曝光的肌肉柱芯片的简单制备方法，其特征在于：步骤(2)或步骤(4)中，su8光刻胶为2000或3000系列su8光刻胶。

4.根据权利要求1所述的一种侧向曝光的肌肉柱芯片的简单制备方法，其特征在于：步骤(4)中，su8光刻胶滴加量为4-12ml。

5.根据权利要求1所述的一种侧向曝光的肌肉柱芯片的简单制备方法，其特征在于：步骤(7)中，显影剂选自丙二醇甲醚醋酸酯或乳酸乙酯。

6.根据权利要求1所述的一种侧向曝光的肌肉柱芯片的简单制备方法，其特征在于：步骤(5)中，曝光时间为70-210s。

技术总结
本发明公开了一种侧向曝光的肌肉柱芯片的简单制备方法，包括绘制芯片侧向掩膜、匀胶、前烘、曝光、后烘、显影、坚膜、倒模等操作。本方法基于软光刻的原理，将正向曝光换成了侧向曝光，仅通过一次曝光就实现了肌肉柱芯片的制备，在避免多次匀胶曝光操作的同时提高了倒模的成功率。该方法制得的肌肉柱芯片与以往正向曝光的芯片完全相同，但成功率显著提升，可以有效地替代正向曝光法并实现肌肉柱芯片的简单制备。

技术研发人员：秦建华,覃馨园,甘忠桥
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17