电导层173、下层透明导电层174;
长条形虚拟光电极1801、圆形虚拟光电极1802、第一凝胶微块191、第二凝胶微块192、第三凝胶微块193;
实体区域1、镂空区域2、上盖片3、下盖片4;
细胞200。
【具体实施方式】
[0016]现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0017]本发明针对目前在体外凝胶体系中构建组织的梯度化微观结构过程中，外源性作用因子浓度梯度和细胞浓度梯度的构建方面存在难以同时实现，以及调控灵活性受限制的问题，提供一种利用缩微光图形阵列产生的介电泳力对具有不同结构属性的凝胶微块进行组装进而使其形成具有结构梯度化特征的凝胶微块组合体的方法，以及该方法所涉及到的光致介电泳组装芯片。
[0018]此方法首先利用简易脱模法制备多个包裹细胞的凝胶微块，且这些凝胶微块可以具备不同的交联程度和细胞浓度，然后利用缩微光图形在光电导芯片中所产生的介电泳力将这些凝胶微块组装成具有梯度化分布特征的组合体。
[0019]关于光致介电泳组装芯片和构建包裹细胞的结构梯度化凝胶组合体的方法将在以下实施例中加以详细说明。
[0020]实施例1
如图1所示，本实施I提供了一种光致介电泳组装芯片，包括:若干进样口(第一进样口1101、第二进样口 1102、第三进样口 1103、第四进样口 1104)，且若干凝胶微块(第一凝胶微块191、第二凝胶微块192、第三凝胶微块193)适于通过相应进样口分别注入到微流体腔140内；所述微流体腔140的上端设有电极层130，其下端设有虚拟光电极形成层170。
[0021]具体的，所述的电极层130包括为双层结构，从上往下依次为:上层透明导电层131、疏水涂层132;所述虚拟光电极形成层170为多层结构，从上往下依次为:亲水涂层171、钝化层172、光电导层173、下层透明导电层174;所述上层透明导电层131和下层透明导电层174适于接入正弦激励电压，以及所述虚拟光电极形成层170适于通过投射的缩微光图形组合式阵列形成相应虚拟光电极，即形成用于使多个凝胶微块对齐的长条形虚拟光电极1801和用于驱动单个凝胶微块移动的圆形虚拟光电极1802。
[0022]其中，如图1所示，进样口可以选用2-6个，优选为4个，具体可以根据凝胶微块组装需要进行任意设置;所述的上层透明导电层131和疏水涂层132可以分别采用透明的铟锡氧化物薄膜和聚四氟乙烯涂层，并且，所述的亲水涂层171可以采用单原子层沉积的羟基氧化铝层，所述钝化层172适于采用氮化硅层，所述光电导层173具有光电导的特性，即当被光照亮时其内部载流子数量剧增，而没有被光照亮时其内部载流子数量很少，其明电导与暗电导之比至少达10000以上；光电导层173的材料可以选择氢化非晶硅或者掺杂的硫化镉(CdS)或者参杂的砸化镉(CdSe)或者是硫化镉和砸化镉的组合。
[0023]以及所述虚拟光电极形成层的底部还设有透明绝缘基片160。
[0024]具体的，所述光致介电泳组装芯片还包括:位于电极层130上端的透明绝缘盖片120，用于构建微流体腔140的中间间隔层150。
[0025]实施例2
在进行结构梯度化凝胶组合体进行组装前，还需要制备相应的凝胶微块，
如图2和图3所示，本实施例中所使用的制备凝胶微块的模具包括实体区域1，镂空区域2，上盖片3以及下盖片4。首先，液态的凝胶前体溶液被注入此模具的镂空区域2内，然后经过凝胶化过程，固态的凝胶微块在模具的镂空区域内形成，然后将整个模具装置(含有上、下盖片)置于磷酸缓冲液中，经过几分钟的浸泡，将上下盖片拆除。而后将带有固态凝胶微块的模具中间层单独取出，放入一个装有新的磷酸缓冲液的培养皿中，经过若干分钟的晃动，模具中间层中的固态凝胶微块逐渐脱离模具而漂浮于磷酸缓冲液中，用吸液器将缓冲液逐渐吸去(但不必吸干)，然后使用小型金属抹刀将这些凝胶微块移至光致介电泳组装芯片中。
[0026]采用上述方法制备凝胶微块的过程中可以根据需要制备出具备不同的交联程度和细胞浓度的凝胶微块，且不同批次的凝胶微块含有不同的荧光物质或含有的荧光物质具有不同的荧光强度;将所制备的具备不同结构特征的凝胶微块先后或者同时分别通过相应进样口注入光致介电泳组装芯片中，在初始时，凝胶微块就落入到微流体腔140中的相应区域中。
[0027]在实施例1基础上，本实施例2中所使用的光致介电泳组装芯片采用四个进样口(例如第一进样口、第二进样口、第三进样口，第四进样口)的目的是根据需要在凝胶微块排列区域的不同区域分别进行进样，即在注射凝胶微块时将其注射到整个微流体腔中合适的区域，方便就近进行微组装，以便于提高凝胶微块的组装效率和完成大面积的凝胶微块组装。在组装过程中，凝胶微块受到的介电泳力的大小可以通过控制光致介电泳组装芯片的施加正弦激励电压的幅值和频率来调控。
[0028]在介电泳组装芯片中，通过缩微光图形组合式阵列产生的介电泳力对不同的凝胶微块进行操控与组装。介电泳力场的形貌与缩微光图形组合式阵列的几何形态有直接的关系。通过设计和投射具有不同几何特征的缩微光图形，可以实现对不同的凝胶微块进行组装，进而使其形成各种具有结构梯度化特征的凝胶微块组合体(参见图4、图5)。这种凝胶微块组合体的梯度化特征举例阐述如下:交联分子的浓度沿着某一方向逐渐降低(或增大)而细胞的浓度不变(如图6);或细胞的浓度沿着某一方向逐渐降低(或增大)而交联分子的浓度不变(如图7)。在图6中，三个凝胶微块中的细胞初始密度相同，但聚合物分子的浓度逐渐降低。在图7中，在初始时刻，三个凝胶微块中的细胞密度按照排列方向逐渐递减。初始时细胞密度随着水平位置的变化曲线成阶梯状(如图8)，但当细胞在凝胶中生长一段时间之后(例如1-5天后)细胞密度随着水平位置的变化曲线则逐渐趋于平滑，如图8所示。
[0029]本发明对不带电的凝胶微块进行操控的原理如下:光电导层在无光照情形下拥有很高阻抗，而接受光照时，明区光生载流子浓度迅速提高而使其局部电导率迅速提高几个数量级，造成明暗区流层分压的不同，在空间形成非均匀电场并产生了光致介电泳力，且作用于凝胶微块。基于光致介电泳力的微操控技术具有非接触、可实时重构、且无损操控电中性微粒的优点，其通过投射至操控芯片光电导层上的缩微光图形(虚拟光电极)使得微流体环境内产生与虚拟光电极几何形状一致的非均匀电场分布，进而使凝胶微块受到特定介电泳力场作用而产生预期运动。对凝胶微块进行组合排列主要由光致介电泳力完成，通过缩微光图形的移动使这些包裹细胞的凝胶微块紧密地排列成一维和二维的阵列。该组装芯片的流体腔底部有亲水涂层，能够在凝胶微块和腔底面之间形成水膜，这样既有利于凝胶微块沉淀并吸附于底面，又同时能减小凝胶微块被操控时受到的水平方向的阻力。具有结构化梯度的凝胶组合体中的主干聚合物高分子或交联分子的密度沿着组合体形成的方向成梯度化分布，会使得细胞在其中的扩散率在凝胶组合体内成梯度化分布;凝胶组合体中的细胞的浓度沿着组合体形成的方向成梯度化分布，会使得细胞在其中浓度凝胶组合体内成梯度化分布。由此即可通过调节凝胶体结构的梯度化程度来调控其中的细胞3D自组装过程。
[0030]具体的构建包裹