Methods in cell biology Volume 21

Micropatterning in cell biology Part C

细胞生物学方法 21

细胞生物学中的细胞图案化

C部分

 

    者:Matthieu Piel

          Manuel Théry

 

社:ELSEVIER

号:Q2/M592/2014/V.121/Y

藏书地点:武大外教中心

 

早在1911年,接触引导现象的研究先驱Harrison通过实验证实细胞可沿蜘蛛丝排列生长,这一结果给研究者如下启发:经适当设计加工的表面可对细胞响应,包括细胞的生长、发育、增殖、分化及迁移等一系列事件加以定位和控制。上世纪后半叶,与细胞尺寸相匹配的微加工技术得以迅猛发展,推动了蛋白质和细胞图案化研究领域的问世。1967年,Carter利用镍镂空模板将有利于细胞黏附的钯金属遮蔽蒸发至不利于细胞黏附的醋酸纤维素上,得到图案化生长的细胞;1978年,MacalerWehrung等将半导体工业技术用于蛋白质分子在生物微电子电路中的集成。利用微加工技术在基底上塑造微尺度的与细胞相关的物理化学参量,如形貌、硬度、粗糙度、温度、胞外基质蛋白及细胞生长因子等,制得细胞可寻址的图案化基底,进而诱使细胞通过自身响应机制选择性地黏附于特定区域按设计形成图案,即细胞图案化。如今,细胞图案化已发展成为一种广泛用于研究和控制细胞行为的实验工具,渗透至细胞生物学的基础研究领域以及组织工程学、细胞传感、药物筛选和创伤治疗等各个应用领域,它的发展体现了其高度交叉的特性,囊括了微加工技术、材料学、生物学、化学、物理学以及更多的学科。细胞在体内处于一种高度信息化的微环境,其间充斥着各种各样的物理化学信号,细胞对各种信号的刺激做出响应,帮助其所属组织实现功能化。细胞图案化作为一种带有模拟体系性质的实验方法,一方面具有简化研究体系、使外来信号对细胞的影响变得清晰的能力,这对于细胞生物学的基础研究大有裨益;另一方面,可逼真地复制上述体内复杂微环境以迎合组织工程学的需求,细胞图案化共培养及细胞图案化三维培养等研究课题的出现正体现了这一发展趋向。

本书共由两部分十五章内容组成。第一部分的主题是细胞图案化的软基质。第一章对用于探测细胞刚性感应的微图案刚性柔性复合基板进行了介绍,包括材料、方法、讨论三部分。第二章对用于简化的细胞牵引力测量的图案化水凝胶进行了详细的阐述。第三章描述的是图案化羟基聚丙烯酰胺凝胶及具有可调弹性率的Sylgard 184硅弹性体,光罩和MicrostampsMicrostamps的特征、软基质、硬基质等内容都涵盖其中。第四章对通过厚度预测或三维地形浸没在Durotactic细胞平台下简便的双向刚度地图进行了介绍,包括玻璃模板的处理、凝胶准备、细胞沉积、染色和显像等多个方面。作者在第五章阐述的是Micropost 阵列的图案化,包括PDMS stampsMicroposts的软光刻、用于细胞培养的冲压Micropost等。第六章的主题是细胞传感表面图案化的发展。第七章对在仿生凝胶基质上蛋白质梯度的微流体团进行了描述,硅烷化载玻片上凝胶的产生、凝胶上生物分子图案化等都是本章要阐述的内容。第二部分主要介绍的是细胞和组织的3D图案化。第八章对聚二丙烯酸酯凝胶的图案化进行了详细的描述,包括PEGDA的合成、丙烯酰-PEG共轭多肽的合成、3D图案化的双光子激光扫描等多个方面的内容。第九章对细胞培养和组织工程中弯曲和折叠的3D图案化进行了描述。作者在第十章介绍给读者的是封闭环境中的细胞迁移,主要包括设备的设计、设备的制造、细胞迁移的测量等。第十一章的主题是组合细胞测定的图案化多孔膜,Master标记的制备、创建最终的PDMS标记、基于细胞测定的膜的准备等内容都涵盖其中。第十二章介绍的是半透膜过滤器上的图案化细胞。第十三章对用微细加工来测量和操纵工程化的微组织的平台进行了详细的描述,包括光刻要求、平台的微细加工、测量等。第十四章对双向细胞禁闭的方法进行了介绍,几何禁闭的玻片设计、几何禁闭的玻片制备、软禁闭的玻片制备等内容都涵盖其中。第十五章对用于创建模式基质和启发性生物材料的基于二苯甲酮的生物分子的光化学图案化进行了详细的阐述。

随着各类微加工技术的发展,细胞图案化的构建方法逐渐多元化,图案的分辨率已达纳米水平,其研究内容也在不断扩展与深化,如对图案质量(即保真度)的评价,对适于图案化和组织工程学的各种生物可降解材料的开发等。本书作者共通过十五章内容,以细胞图案化的软基质、细胞和组织的3D图案化为主题,详细介绍了用于探测细胞刚性感应的微图案刚性柔性复合基板、细胞传感表面图案化的发展、在仿生凝胶基质上蛋白质梯度的微流体团、聚二丙烯酸酯凝胶的图案化、半透膜过滤器上的图案化细胞等多个方面的内容。本书的专业性比较强,适合专门从事细胞图案化的研究人员和学生阅读参考。

 

本书目录

贡献者

前言

  第一部分 细胞图案化的软基质

第一章    用于探测细胞刚性感应的微图案刚性柔性复合基板

第二章    用于简化的细胞牵引力测量的图案化水凝胶

第三章    图案化羟基聚丙烯酰胺凝胶及具有可调弹性率的Sylgard 184硅弹性体

第四章    通过厚度预测或三维地形浸没在Durotactic细胞平台下简便的双向刚度地图

第五章    Micropost 阵列的图案化

第六章    细胞传感表面图案化的发展

第七章    在仿生凝胶基质上蛋白质梯度的微流体团

  第二部分 细胞和组织的3D图案化

第八章    聚二丙烯酸酯凝胶的图案化

第九章    封闭环境中的细胞迁移

第十一章 组合细胞测定的图案化多孔膜

第十二章 半透膜过滤器上的图案化细胞

第十三章 用微细加工来测量和操纵工程化的微组织的平台

第十四章 双向细胞禁闭的方法

第十五章 用于创建模式基质和启发性生物材料的基于二苯甲酮的生物分子的光化学图案化

索引

(郑银珍)