[发明专利]一种基于3D打印光敏树脂的生物芯片的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种基于3D打印光敏树脂的生物芯片的制备方法和应用，涉及DLP 3D增材制备及生物技术领域，所述生物芯片的基体为DLP技术3D打印光敏树脂制备得到的微柱阵列，通过蛋白质转印技术将沉积在PDMS上的纤连蛋白转印到微柱阵列的上表面，从而制成可供细胞培养和长期追踪的芯片，本发明制备工艺简单，生物相容性较好，可以实现细胞长期稳定的培养，同时利用转印蛋白技术，可以限制细胞随意迁移，利于细胞的长期观察和追踪。

技术领域

本发明涉及DLP 3D增材制备及生物技术领域，具体涉及一种基于3D打印光敏树脂的生物芯片的制备方法及应用。

背景技术

癌细胞行为学研究是单细胞或者多细胞层面上研究癌细胞生长过程中细胞行为上的变化。其中，癌细胞的迁移方向，速率；癌细胞的形态变化；细胞核的形态变化等都是细胞行为学的研究范畴。细胞行为作为细胞的生命体状态的外在表现形式往往可以进一步指导分子生物学的研究。现阶段癌细胞行为学的研究主要还是依赖光学显微镜的图像采集并辅以数据分析。但是，由于癌细胞具有较强的迁移能力，单个癌细胞的长期追踪需要越来越多的图像采集次数。过多的曝光不仅会严重影响细胞的健康状态，为研究结果带来负面影响，也会给研究人员带来巨大的工作量。

3D增材制造技术作为重要的先进智能制造技术之一，当下已广泛应用于众多的科研以及工业制造领域。近年来，作为最前沿的3D制造技术之一的数字光处理(DLP，DigitalLight Processing)微纳加工技术已成为国际上研究的热点。该技术通过数字微镜元件先把影像信号经过数字处理，然后再把光通过投影仪投影出来进而逐层固化光敏聚合物液体，从而创建出3D打印对象。由于其具备紫外光投影成型，因此该技术快速被应用到3D打印领域，成为又一种新的快速成型技术。同时，由于DMD芯片成像精度不断提高，DLP增材制造技术可望在生物芯片等微纳加工技术领域发挥重要作用，具有广阔的应用前景。

针对上述问题及3D打印技术的发展情况，我们采用DLP3D打印技术，设计了一种可用于长期追踪癌细胞行为的生物芯片。该芯片具有以下特征和优点：制备工艺简单；生物相容性非常好，可以实现细胞长期稳定的培养；利用蛋白转印技术，可以给细胞创造一个限制性的但是可以在限制性区域内随意迁移的空间，利于单细胞的长期观察和追踪，同时由于每一个蛋白区域范围很小，可以在显微镜一次拍照采集中获得大量的细胞数据用于分析，减小显微镜数据采集量的同时获得更大的有用信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于3D打印光敏树脂的生物芯片的制备方法及应用。

本发明提出的一种由DLP光固化打印成型的光敏树脂微柱阵列作为细胞培养的基底，通过蛋白转印技术将PDMS基板上沉积的蛋白转印到微柱上表面，从而形成可以限制细胞生长，迁移范围的圆形图案阵列，作为癌细胞追踪观测的芯片，整个制备过程在常温无菌环境下进行，具体制备步骤如下：

第1步、采用DLP技术3D打印光敏树脂制备得到微柱阵列；

第2步、将微柱阵列表面使用纯乙醇冲洗后，置于紫外臭氧清洗机内进行7-10分钟的消毒及表面改性处理；

第3步、制备PDMS小块放置在培养皿中，取配好的纤连蛋白溶液滴在PDMS表面，静置0.5-1小时后，纤连蛋白沉积在PDMS表面；

第4步、将沉积好纤连蛋白的PDMS小块倒扣在微柱阵列上表面，等待1分钟，将PDMS小块从微柱阵列上揭下，沉积在PDMS表面的纤连蛋白转印到微柱阵列上表面，形成蛋白图案阵列；

第5步、将上表面具有转印蛋白的微柱阵列置于纯乙醇中浸泡1分钟，然后使用70％乙醇溶液洗涤一次，再使用去离子水洗涤两次，清洗完成后，具有转印蛋白的微柱阵列形成生物芯片。

所述微柱阵列的柱高80-200μm，柱间距300-500μm，柱上表面直径200-500μm，阵列整体规格2cm×2cm。