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癌症是当前一种流行、并且死亡率高的疾病,医学上一般将上皮组织上的恶性肿瘤称为癌症。癌症转移是原发性肿瘤癌细胞迁移而渗入血液或淋巴系统从而导致新的肿瘤群落形成。在癌症转移的这个复杂过程中,细胞迁移扮演着重要的角色。细胞迁移是多细胞生物体发育和病理的基础,一般来说肌动蛋白细胞骨架通过改变细胞形状而控制细胞迁移。由于癌细胞在体内迁移时经过的是异质微环境并且具备多种迁移机制,这对临床研究提出相当大的挑战。当前比较流行的方法是通过使用已知物理和化学组成的结构来模拟体内受限微环境进而研究细胞迁移。 大量的研究都表明微纳米尺度的拓扑结构作为物理微环境对细胞行为的调控起着重要作用,随着研究的不断进步,细胞大部分行为是由于生物、化学以及物理共同耦合的作用机理逐渐被熟知,利用先进的微纳米加工技术和与细胞生物兼容的高分子材料加工出不同尺度、不同形貌的类细胞微环境,来对细胞行为进行相应的调控,在研究癌症转移中有着重要意义。 本文使用细胞生物兼容性良好的高分子材料(聚丙烯酰胺凝胶和聚二甲基硅氧烷)设计并加工出不同尺寸的沟槽拓扑结构来对细胞行为进行调控。对于MDA-MB-231人类乳腺癌细胞,研究了哪种几何参数的聚丙烯酰胺凝胶沟槽基底对于细胞空间分布的调控效果最好;进而针对相对较优参数的基底分析了影响细胞空间分布的一些内在因素(基底深度、细胞密度、氧气浓度差、细胞迁移速度以及胞间连接作用);对于SUM159人类乳腺癌细胞和MCF10A人类正常乳腺上皮细胞,基于深度和底部宽度保持不变,而底部宽度改变的情况下在聚二甲基硅氧烷基底上细胞的空间分布,并且考虑到在体内环境中是多种细胞紧密接触,也将两种细胞在基底上进行共培养研究细胞混合状态下研究基底对细胞行为的影响。