一种调控细胞球浸润行为的方法

本发明涉及激光微纳结构加工和细胞培养。更具体地，涉及一种调控细胞球浸润行为的方法。

背景技术：

1、细胞聚集体的迁移行为是胚胎发育、癌症转移、伤口愈合的主要研究内容。近年来，生物界面对细胞聚集体浸润行为的影响研究备受关注。研究表明，改变生物界面的性质，如表面化学性质、基底硬度、表面形貌等可以减弱或增强细胞-生物界面相互作用，从而调控细胞聚集体的集体浸润行为。其中，要系统地研究表面形貌对细胞球浸润行为的影响，首先需要制备有着一定精细度几何特征的大面积微纳结构的表面，实现在同一微纳结构表面同时观测多个细胞球的行为。虽然传统紫外曝光光刻工艺可以制备大面积的微纳结构，但需要制作昂贵的掩模版且无法实现高精细结构的制备。因此，受到兼具大面积和高精细微纳结构制备能力的技术限制，表面形貌对细胞球浸润行为的影响尚未得到深入研究。

2、鉴于以上问题，利用无掩模投影光刻技术制备大面积的拓扑结构来研究表面形貌对细胞球浸润行为的影响，可为理解细胞聚集体对表面形貌的响应行为提供方法和参考，促进对细胞聚集体与基底拓扑结构之间的响应机制的理解。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种调控细胞球浸润行为的方法，该方法利用无掩模投影光刻技术制备获得精度更高的各向同性的阵列结构或各向异性的大面积阵列结构，以实现同时调控探究多个细胞球的浸润取向和浸润速度，为浸润相关疾病的治疗和生物材料的设计提供更具参考价值的理论依据。

2、为达到上述目的，本发明提供一种调控细胞球浸润行为的方法，包括以下步骤：

3、利用无掩模投影光刻技术在基底表面刻蚀拓扑结构；所述拓扑结构为各向同性的阵列结构或各向异性的阵列结构；

4、当所述拓扑结构为各向同性的阵列结构时，将细胞球置于基底表面的拓扑结构上，此时细胞球表现出各向同性的浸润行为，通过调节所述阵列结构中的单元尺寸及相邻单元间的距离，调控所述细胞球的浸润速度；

5、当所述拓扑结构为各向异性的阵列结构时，将细胞球置于基底表面的拓扑结构上，此时细胞球表现出各向异性的浸润行为，通过调节所述阵列结构中的单元尺寸及相邻单元间的距离，调控所述细胞球的浸润速度。

6、进一步，所述拓扑结构的面积不小于所述细胞球与所述拓扑结构相接触的面积的3倍。优选地，所述拓扑结构的面积为2-10mm2。

7、进一步，所述细胞球的直径为50-700μm。

8、进一步，所述细胞球为786-o人肾透明细胞腺癌细胞，hepg2人肝癌细胞或a549人非小细胞肺癌细胞。

9、进一步，所述各向同性的阵列结构为孔、柱、管、岛、点等中的任意一种或几种；所述各向异性的阵列结构为脊线、沟槽等中的任意一种或几种。

10、进一步，所述各向同性的阵列结构为圆柱的阵列结构；所述各向异性的阵列结构为脊线的阵列结构。

11、进一步，所述圆柱的阵列结构中，圆柱的直径小于细胞球的直径，且大于单个细胞对圆柱的感应阈值；

12、所述的脊线的阵列结构中，脊线的宽度大于单个细胞对脊线宽的感应阈值，相邻脊线的间距不小于脊线的宽度且小于细胞球的直径。

13、进一步，所述圆柱的阵列结构中，单个圆柱的直径与单个细胞的尺寸比为(0.01-3):1；

14、所述的脊线的阵列结构中，脊线的宽度与单个细胞的尺寸比为(0.01-1):1；相邻脊线的间距与细胞球的直径比为(0.003-1):1。

15、进一步，所述圆柱的阵列结构中，单个圆柱的高度与单个细胞的尺寸比为(0.01-1):1；

16、所述脊线的阵列结构中，脊线的高度与单个细胞的尺寸比为(0.01-1):1。

17、进一步，在基底表面刻蚀拓扑结构之后，还包括将所述基底在o2等离子体中处理5-10min，紫外照射30-60min，在促细胞黏附溶液中浸泡的步骤。

18、进一步，所述促进细胞黏附溶液中的活性成分为多聚赖氨酸、胶原蛋白、层粘连蛋白和纤粘连蛋白中的任意一种或多种。

19、进一步，所述基底的材质为聚合物、金属、陶瓷、玻璃、硅片中的任意一种。

20、另外，如无特殊说明，本发明中所用原料均可通过市售商购获得，本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。

21、本发明的有益效果如下：

22、本发明提供的调控细胞球浸润行为的方法，通过选用无掩模投影光刻系统制备大面积的拓扑结构，实现了在同一拓扑结构上同时监测多个细胞球的浸润行为。具体地，本发明的大面积的拓扑结构为各向同性的阵列结构或各向异性的阵列结构。将生长成熟的至少一个细胞球接种于大面积的拓扑结构上，从细胞球中逸出的细胞在各向同性的阵列结构上不存在优先取向，细胞球呈现出各向同性的浸润行为。在各向异性的阵列结构上，从细胞球中逸出的细胞具有优先取向，细胞球呈现出各向异性的浸润行为。此外，不同尺寸参数和不同类型的阵列结构还可以调控细胞球的浸润速度和方向，这可为浸润相关疾病的治疗和体外研究中生物材料的设计提供参考。

技术特征：

1.一种调控细胞球浸润行为的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拓扑结构的面积不小于所述细胞球与所述拓扑结构相接触的面积的3倍；

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述细胞球的直径为50-700μm；

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各向同性的阵列结构为孔、柱、管、岛、点等中的任意一种或几种；所述各向异性的阵列结构包括为脊线、沟槽等中的任意一种或几种。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述各向同性的阵列结构为圆柱的阵列结构；所述各向异性的阵列结构为脊线的阵列结构。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述圆柱的阵列结构中，圆柱的直径小于细胞球的直径，且大于单个细胞对圆柱的感应阈值；

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述圆柱的阵列结构中，单个圆柱的直径与单个细胞的尺寸比为(0.01-3):1；

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述圆柱的阵列结构中，单个圆柱的高度与单个细胞的尺寸比为(0.01-1):1；

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在基底表面刻蚀拓扑结构之后，还包括将所述基底在o2等离子体中处理5-10min，紫外照射30-60min，在促细胞黏附溶液中浸泡后干燥的步骤；

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基底的材质为聚合物、金属、陶瓷、玻璃、硅片中的任意一种。

技术总结
本发明公开了一种调控细胞球浸润行为的方法，包括以下步骤：利用无掩模投影光刻技术在基底表面刻蚀拓扑结构；将细胞球置于基底表面的拓扑结构上，当所述拓扑结构为各向同性的阵列结构时，细胞球表现出各向同性的浸润行为，通过调节所述阵列结构中的单元尺寸及相邻单元间的距离，调控所述细胞球的浸润速度；当所述拓扑结构为各向异性的阵列结构时，细胞球表现出各向异性的浸润行为，通过调节所述阵列结构中的单元尺寸及相邻单元间的距离，调控所述细胞球的浸润速度。该方法利用无掩模投影光刻技术制备大面积的拓扑结构来调控细胞球的浸润取向和浸润速度，可为浸润相关疾病的治疗和组织工程领域生物材料的设计提供参考。

技术研发人员：郑美玲,郭敏,王树涛,董贤子,李浩男
受保护的技术使用者：中国科学院理化技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24