[发明专利]建立神经元之间单细胞水平连接的装置和生长连接方法

权利要求书

1.一种建立神经元之间单细胞水平连接的装置，其特征在于，包括：

-基底，所述基底上表面上附着有促进神经细胞黏附的宽度为5-10微米的蛋白条带；两相邻蛋白条带间间距为20-100微米；所述基底上表面上蛋白条带之外的其它区域涂覆有抗拒细胞黏附的聚醚F127层；

-紧密覆于所述基底上表面上的下表面上具有至少一组微凹槽单元的聚二甲基硅氧烷印章；

所述微凹槽单元包括：

一条直线型中间凹槽；

设置于所述直线型中间凹槽左侧或/和右侧的至少一条直线型侧凹槽；所述直线型侧凹槽的中间段与所述直线型中间凹槽不相交，所述直线型侧凹槽中间段之外的两端段分别向远离直线型中间凹槽的方向倾斜；所述直线型中间凹槽、和所述直线型侧凹槽的槽端处分别设有与相应凹槽相通的垂直孔道；所述直线型中间凹槽和所述直线型侧凹槽的长度均在1.5-2厘米范围内，宽度均为40微米；两相邻凹槽槽壁间间距为500微米-1厘米；

所述基底上表面上附着的蛋白条带与所述聚二甲基硅氧烷印章的直线型中间凹槽和直线型侧凹槽相交不重合。

2.如权利要求1所述的建立神经元之间单细胞水平连接的装置，其特征在于：所述蛋白条带宽度为5微米。

3.如权利要求1所述的建立神经元之间单细胞水平连接的装置，其特征在于，所述的聚醚F127为(H(OCH2CH2)_x(OCH2CHCH3)_y(OCH2CH2)_zOH)；其中，x≥1，代表-OCH2CH2-的个数；y≥1，代表-OCH2CHCH3-的个数；z≥1，代表-OCH2CH2-的个数。

4.一种建立神经元之间单细胞水平连接的生长连接方法，包括以下步骤：

1)使用光刻技术，分别在硅片上刻制微结构单元一和微结构单元二；

所述微结构单元一由平行排列的直线型凹槽组成，所述直线型凹槽宽度为5-10微米，所述直线型凹槽间距为20-100微米；

所述微结构单元二具有至少一组凸型线型微结构单元，该凸形线型微结构单元包括：一条直线型中间凸型线；位于所述直线型中间凸型线左侧或/和右侧 的至少一条直线型侧凸型线；所述直线型侧凸型线与所述直线型中间凸型线不相交；所述直线型侧凸型线的中间段之外的两端段分别向远离直线型中间凸型线的方向倾斜；所述直线型中间凸型线和所述直线型侧凸型线长度均在1.5-2厘米范围内，宽度40微米；两相邻凸型线间间距为500微米-1厘米；

2)基底的制备：

以具有微结构单元一的硅片作模板，用聚二甲基硅氧烷对其进行翻模，得到聚二甲基硅氧烷印章一；

所述聚二甲基硅氧烷印章一上表面上具有平行排列的凸型条带，该凸型条带宽度为5-10微米，间距为20-100微米；

将聚二甲基硅氧烷印章一的具有凸型条带的面上蘸上促进神经细胞黏附的蛋白溶液，吹干；将其有凸型条带的面朝下垂直置于细胞培养皿表面中，5-10分钟后揭去聚二甲基硅氧烷印章一，蛋白从聚二甲基硅氧烷印章一的凸型条带上转移到细胞培养皿表面对应的部位，在细胞培养皿表面形成平行排列的蛋白质条带；

将表面吸附有蛋白质条带的细胞培养皿用聚醚F127孵育45-60分钟后，聚醚F127吸附在细胞培养皿表面蛋白质条带之外的其它区域，形成基底，所述基底上表面上附着有促进神经细胞黏附的宽度为5-10微米的蛋白条带，蛋白条带之外的其它区域涂覆有抗拒细胞黏附的聚醚F127层；

3)聚二甲基硅氧烷印章的制备：

以具有微结构单元二的硅片作模板，用聚二甲基硅氧烷对其进行翻模，得到聚二甲基硅氧烷印章；

所述聚二甲基硅氧烷印章的下表面上具有至少一组微凹槽单元；所述微凹槽单元包括：

一条直线型中间凹槽；

设置于所述直线型中间凹槽左侧或/和右侧的至少一条直线型侧凹槽；所述直线型侧凹槽的中间段与所述直线型中间凹槽不相交，所述直线型侧凹槽中间段之外的两端段分别向远离直线型中间凹槽的方向倾斜；所述直线型中间凹槽、和所述直线型侧凹槽的槽端处分别设有与相应凹槽相通的垂直孔道；所述直线型中间凹槽和所述直线型侧凹槽的长度均在1.5-2厘米范围内，宽度均为40微米；两相邻凹槽槽壁间间距为500微米-1厘米；

4)将所述聚二甲基硅氧烷印章的具有微凹槽单元的下表面朝上，在等离子 清洗器中氧化；之后，取出聚二甲基硅氧烷印章与基底进行组装：

将所述聚二甲基硅氧烷印章的具有微凹槽单元的下表面贴覆于基底附着有促进神经细胞黏附的蛋白条带的表面上，所述聚二甲基硅氧烷印章的直线型中间凹槽和直线型侧凹槽分别与基底上表面上的促进神经细胞黏附的蛋白条带相交不重合；所述基底上表面与所述聚二甲基硅氧烷印章的直线型中间凹槽和直线型侧凹槽形成封闭的流通管腔；

5)细胞种植：

提取动物神经元细胞，制备动物神经元细胞密度为10⁶/ml的动物神经元细胞悬浮溶液，把动物神经元细胞悬浮溶液经由与相应凹槽相通的垂直孔道送入相应的流通管腔中，放入细胞培养箱，在37℃，5％CO₂条件中培养；

所种植的动物神经元细胞在细胞培养箱中培养30-60分钟后，单个的动物神经元细胞黏附在流通管腔内的基底表面平行排列的蛋白条带上；揭去聚二甲基硅氧烷印章，动物神经元细胞在神经细胞培养液中生长，单根动物神经元突起将会沿着动物神经元胞体黏附的蛋白条带生长；几天后，在同一条蛋白条带上定向生长的动物神经突起相互接触，形成单细胞水平的动物神经元之间的连接。