[发明专利]可控制神经突起分支位点的装置及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及采用微流控基底精确控制神经细胞生长的领域。具体而言， 本发明涉及一种精确操纵神经突起分支位点和神经网络的装置及其应用方 法。

背景技术

轴突的分支对于神经细胞间的高度连接和神经系统功能的建立起着至 关重要的作用。研究表明，皮层的神经分布以及脊髓靶点的建立，在很大程 度上依赖于轴突的分支，而不是初级生长锥的延伸。在神经发育过程中，轴 突的分支为每一个神经元提供了与多个靶点建立起突触联系的能力。因此精 确操纵分支对于导向轴突生长，神经网络构建和神经信号的传导、整合并最 终发出指令这一过程都十分重要。目前，对轴突分支的研究多关注于刺激或 者抑制轴突分支的因子等方面，已有控制神经细胞图案化的方法在轴突分支 位点精确控制方面的工作开展的还较少：

例如在文献1：Hellera D A.，Gargab V，Kelleherb K J，Leea TC， Mahbubania S，Sigworthb LA，Leea T R，Reab M A，Biomaterials，2005，26， 883-889中，Rea M.A等人对整个神经网络的生长进行了图案化的控制。他们 用表面带有微结构(该微结构由宽度6微米，间隔50微米的多条直线相互交 叉形成网状结构，交叉点为14×14微米的方形结构)的聚二甲基硅氧烷印章 将层粘连蛋白的一个具有19个氨基酸的片段PA22-2转移到了金的表面，金原 子和氨基酸N-末端的硫原子形成牢固的共价键结合；然后将神经细胞悬液种 植在吸附该具有19个氨基酸的片段PA22-2的基底上，神经细胞的胞体黏着于 该方形结构上，突起则沿着网状结构生长。这一方法虽然实现了神经网络的 可控生长，但是没有对神经突起分支的位点进行精确控制，并且需要进行复 杂的化学反应，无法用于高通量的筛选。

因此，目前存在对能够精确控制神经细胞生长中分支位点和神经网络形 成的装置和方法的需求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的一个目的是提供一种可控制神经突起 分支位点的装置，所述装置可以用于精确控制神经突起位点和精确控制神经 网络数量。本发明的另一个目的是提供所述装置的制备方法。本发明的又一 个目的是提供控制神经突起分支位点的方法，该方法采用所述装置进行。此 外，本发明的目的还在于提供所述装置和方法的应用。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一方面，本发明提供一种可控制神经突起分支位点的装置，包括：

(1)用于神经细胞黏附和生长的基底，其包含：

第一条带单元：所述单元含有平行排列的一条或多条直线型第一条带， 其长度为1～3厘米，宽度为2～10微米，彼此之间的间距为20-100微米；

至少一组第二条带单元：所述单元含有与第一条带单元中的第一条带相 交但不重合的第二条带，所述第二条带包括一条中间条带，以及位于所述中 间条带左侧和/或右侧的一条或多条侧条带，并且该侧条带与中间条带不相 交；第二条带的长度为1～3厘米，宽度为100～500微米，并且该中间条带和 侧条带的最接近部分的间距为500微米～2厘米；

所述基底的第一条带和第二条带上分别含有促进神经细胞黏附的物质， 所述物质独立地选自层粘连蛋白、纤维结合蛋白、多聚赖氨酸和/或其他促进 神经细胞黏附的物质中的一种或多种；

(2)紧密贴附于所述基底上的印章：

所述印章的贴附表面具有至少一个凹槽单元，所述单元包括一条中间凹 槽和位于所述中间凹槽左侧和/或右侧的一条或多条侧凹槽，该侧凹槽与中间 凹槽不相交，并且中间凹槽和侧凹槽与基底上第二条带中的中间条带和侧条 带分别完全相对应吻合；该中间凹槽和侧凹槽的一个或两个槽端处连接了与 相应凹槽相通的孔道，从而可以使神经细胞从印章上的孔道进入并黏附于所 述基底上的第二条带上；

优选地，所述印章由聚二甲基硅氧烷制成。

优选地，在本发明的所述装置中，所述第二条带单元的中间条带为直线 型中间条带，所述侧条带为折线型侧条带，该折线型侧条带的中间段与该直 线型中间条带不相交，其它段分别向远离该直线型中间条带的方向倾斜；所 述印章上与第二条带的中间条带相对应吻合的中间凹槽为直线型中间凹槽， 和第二条带的侧条带相对应吻合的侧凹槽为折线型侧凹槽，该折线型侧凹槽 的中间段和直线型中间凹槽不相交，其它段分别向远离该直线型中间凹槽的 方向倾斜。