论文部分内容阅读
目前的细胞阵列芯片的制作所采用的修饰方法存在着制备技术不成熟、操作复杂、成本较高、材料表面影响细胞正常生理活动以及芯片通量较低等不足，其中多参数高通量的直接获得是细胞芯片最重要的特点。本文提出一种利用基底表面拓扑结构实现单细胞阵列芯片的方法，并探讨了满足芯片高通量要求的最佳实验条件。通过成熟的MEMS工艺结合硅纳米线制作工艺制备了特征结构为纳米氧化硅的基底，探讨了金属辅助化学刻蚀(MACE)和深反应离子刻蚀(DRIE)两种不同工艺制作出的纳米氧化硅对细胞黏附的影响，并选择合适的工艺应用于单细胞阵列芯片的设计中;而后分别探讨了纳米氧化硅长度对黏附效率的影响，以及细胞培养浓度和培养时间对阵列饱和度的影响，从而得到了最优实验条件。实验过程如下: 首先分别用DRIE和MACE结合MEMS工艺制作出了含有纳米氧化硅区域的硅片，其中MACE采用先沉积后腐蚀的“两步法”制作工艺。MACE制作的纳米线由于直径较小、高度一致性较好且纳米线顶端与周围平滑区域高度差较小的原因，细胞黏附效果好于DRIE制作的纳米线，因此在硅纳米线制作工艺上选择MACE。 然后对实验所用细胞进行直径测量，根据结果确定了可以对绝大多数细胞进行单个黏附的合理的阵列特征尺寸，并基于以上结果进行流片，制作出了阵列芯片，芯片上的阵列特征结构为纳米氧化硅，其余区域为平滑氧化硅。 最后找出阵列芯片高通量下的最佳实验条件。在0.7μm-23μm内，纳米线长度约为3μm时深宽比适宜，有利于黏附蛋白充分铺展，黏附效率达到最高的85％。改变培养时间(5min-480min)和细胞浓度(0.5-4.0)，发现培养时间在不低于4h，细胞浓度在1.5时由于伪足充分缠绕于纳米线上，阵列饱和度达到最高的83％。经计算每平方厘米尺寸上捕获5.2×104个细胞，达到了较高的通量。这表明，制作出的阵列基底可以实现单细胞的黏附，并且满足了细胞芯片最重要特点——高通量的要求，为下一步的生化分析奠定了基础。