生物材料表面的微觀形態特征對細胞增殖、黏附和分化有重要影響。然而,表面特性調控細胞行為的具體機制仍不明確。目前,用于細胞調控的表面設計過于單一,難以同時滿足高精度制造與結構多功能性的雙重要求。飛秒激光無掩模光學投影光刻技術,采用數字微鏡器件作為掩模板,能夠快速制備高精度大面積的可編程細胞芯片,并有效調控細胞浸潤性。

近期,中國科學院理化技術研究所團隊,在可編程細胞芯片設計、制備與浸潤性調控方面取得進展。該工作提出了基于飛秒激光無掩模光學投影光刻技術,制備可編程細胞培養芯片,并將其應用于細胞行為研究。

團隊采用飛秒激光無掩模光學投影光刻技術,制備了具有不同形貌的可編程細胞培養芯片,實現對細胞形態和細胞行為的調控。該細胞培養芯片結構可調控細胞在不同線間距、柱直徑及孔徑的支架結構上的遷移、黏附及形態變化。

研究人員利用飛秒激光無掩模光學投影光刻AZ P4620光刻膠制備的芯片結構,展現出高結構保真度和均勻性。通過O₂等離子體和PDL涂覆等表面處理工藝,增強了材料的親水性,促進細胞黏附與增殖。免疫熒光染色和共聚焦顯微鏡觀察結果表明,可編程細胞培養芯片結構,對786-O細胞的遷移、黏附及形態變化,具有定向調控能力。細胞對線間距、柱直徑和孔徑等結構參數的變化表現出差異性響應。在線陣列結構上培養的細胞,呈現拉長形態并形成排列整齊的肌動蛋白應力纖維,而柱陣列和孔陣列對黏著斑分布有影響。生物相容性驗證結果證實,該可編程細胞培養芯片適用于細胞培養和組織工程應用。

該研究通過高精度可控模塊化結構設計,制備了可精準調控表面形貌特征的可編程細胞培養芯片,以調節細胞形態和行為,同時滿足高精度制造與結構多功能性的雙重要求,展現了可編程細胞培養平臺模擬復雜體內微環境的潛力,為細胞行為研究及推進生物醫學應用提供了多功能工具。

相關研究成果發表在《芯片實驗室》?(Lab on a Chip)上。

論文鏈接

可編程細胞培養芯片的Fs-MOPL制備及細胞培養

可編程細胞培養芯片上786-O細胞形態和細胞行為