供稿人:焦天，連芩 發(fā)布日期：2018-01-09
為滿足細(xì)胞功能、異質(zhì)性、細(xì)胞間通信的高通量藥物篩選研究，細(xì)胞打印，特別是單細(xì)胞打印正在向高精度、高效率、單細(xì)胞分辨率、多細(xì)胞類型、高細(xì)胞活性和功能性的大規(guī)模細(xì)胞陣列發(fā)展。
美國(guó)休斯頓衛(wèi)理公會(huì)研究所Zhang Kai等人從雕版印刷術(shù)（Woodblock printing）得到啟發(fā)，提出了一種名為“塊細(xì)胞打印（Block-Cell-Printing）”的細(xì)胞陣列打印技術(shù)。如圖1所示，首先通過(guò)光固化和彈性體模塑技術(shù)制造了聚二甲基硅氧烷（PDMS）模具，然后將模具放置在培養(yǎng)皿上，模具與培養(yǎng)皿之間形成了微流道，通過(guò)出口的負(fù)壓將細(xì)胞墨水灌入微流道，細(xì)胞流過(guò)微流道時(shí)，流道中的“鉤子”將單個(gè)細(xì)胞定位在設(shè)計(jì)的位置。之后，靜態(tài)培養(yǎng)待細(xì)胞吸附在培養(yǎng)皿上，就移除模具，形成了均勻的細(xì)胞陣列。打印的單細(xì)胞陣列水平方向距離最小5μm，豎直方向間距最小30μm，陣列細(xì)胞的活性接近100%。整個(gè)過(guò)程大概需要0.5小時(shí)，模具可以重復(fù)使用上百次。
圖1 打印裝置構(gòu)造和單細(xì)胞陣列打印
課題組使用該技術(shù)進(jìn)行了多通路的單細(xì)胞排布，如圖2所示：首先將細(xì)胞染成了三種顏色，通過(guò)三個(gè)微流道以相同的方向進(jìn)行灌流（圖2A、2B、2C），實(shí)現(xiàn)了多類型細(xì)胞陣列的打印。接下來(lái)使用單個(gè)流道，從兩端先后灌注了兩種細(xì)胞（圖2D），該方法也可實(shí)現(xiàn)多細(xì)胞陣列打印和細(xì)胞圖案的打印（圖2F），打印時(shí)間約1.5小時(shí)。
圖2 打印多細(xì)胞陣列
課題組采用該技術(shù)打印了單個(gè)的原代大鼠皮層神經(jīng)元，打印之后進(jìn)行了14天的培養(yǎng)（圖3A），神經(jīng)元表現(xiàn)出正常的形態(tài)學(xué)特征，生長(zhǎng)出神經(jīng)突分支，培養(yǎng)第7天后，神經(jīng)元生長(zhǎng)出高度分化的樹(shù)突（圖3B）。
圖3 打印單個(gè)的原代皮層神經(jīng)元細(xì)胞
塊細(xì)胞打印作為一種獨(dú)特、新穎的單細(xì)胞打印方式，實(shí)現(xiàn)了方便、精確、多路復(fù)用、高通量的細(xì)胞陣列打印，克服了以往單細(xì)胞打印不能同時(shí)滿足以上需求的困難。塊細(xì)胞打印技術(shù)有望作為一個(gè)快速、高通量細(xì)胞突觸特征描述工具，用于測(cè)量癌細(xì)胞、初代神經(jīng)元細(xì)胞的入侵和遷移能力。