專利名稱:神經(jīng)突起延伸引導(dǎo)裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種可引導(dǎo)及加速神經(jīng)細(xì)胞突起生長的裝置及其制造方法，可用以做為神經(jīng)細(xì)胞的培養(yǎng)與神經(jīng)組織再生。
背景技術(shù)：
人體的各種感覺、行動、思考、情緒乃至于臟器的運作，皆由神經(jīng)系統(tǒng)來負(fù)責(zé)統(tǒng)合與調(diào)控，因此只要神經(jīng)系統(tǒng)的任何部位發(fā)生損傷或病變，皆會造成患者生活上極大的不便，甚至深深影響意識與精神狀態(tài)，由此可見，任何可以維持神經(jīng)組織系統(tǒng)正常運作的相關(guān)技術(shù)與產(chǎn)品的重要性與迫切性。
神經(jīng)系統(tǒng)生理功能的運作由神經(jīng)細(xì)胞執(zhí)行，神經(jīng)細(xì)胞在結(jié)構(gòu)上分為細(xì)胞本體(soma)與細(xì)胞突起(processes)二部分，其中細(xì)胞突起的部分又分為軸突(axon)與樹突(dendrite)。軸突負(fù)責(zé)傳送信息至另一神經(jīng)細(xì)胞，樹突則負(fù)責(zé)接收其它神經(jīng)細(xì)胞所傳遞而來的信息。神經(jīng)細(xì)胞突起的末端有一隆起的構(gòu)造，稱為突觸(synapse)。突觸為神經(jīng)細(xì)胞之間相互接觸的部位，神經(jīng)細(xì)胞利用此一部位分泌神經(jīng)傳遞物質(zhì)(neurotransmitter)刺激另一株神經(jīng)細(xì)胞，同樣的，另一株神經(jīng)細(xì)胞亦利用此一結(jié)構(gòu)接受神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)的刺激，引發(fā)細(xì)胞體內(nèi)一連串的信息傳遞作用而反應(yīng)的。
成熟的神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)，有二項主要維持其基本功能的標(biāo)準(zhǔn)需求首先神經(jīng)細(xì)胞必須位于其特定位置，此外神經(jīng)突起(即軸突與樹突)或是突觸的連結(jié)必須正確。神經(jīng)細(xì)胞所處的位置及其所聯(lián)結(jié)的標(biāo)的并非隨機產(chǎn)生，而是經(jīng)由一連串分化與發(fā)育過程而形成。發(fā)育過程中個別神經(jīng)細(xì)胞有其不同的移動路徑，以使細(xì)胞位于特定的位置。除了細(xì)胞位置外，神經(jīng)細(xì)胞之間的連結(jié)亦需要正確，這仰賴發(fā)育過程中軸突末端的生長點(growthcone)沿著特定路徑延伸，最后與其標(biāo)的(target)接觸，再分化成為突觸。不同生長點有其延伸的路徑，典型的生長點的外形上有一些小觸須(microspike)是由肌纖維蛋白(actin)所支撐的構(gòu)造，生長點即是通過由這些小觸須的伸長或縮短來向前延伸或是改變延伸的方向。
神經(jīng)軸突生長點的延伸不只于發(fā)育過程扮演重要角色，當(dāng)神經(jīng)組織受損之后，神經(jīng)軸突生長點的再生路徑搜尋與標(biāo)的連結(jié)，亦是受損神經(jīng)功能恢復(fù)與否的重要關(guān)鍵。因此，神經(jīng)軸突延伸(或再生)與生長點的路徑搜尋(path-finding)機轉(zhuǎn)如能被充分了解，將可于神經(jīng)組織工程技術(shù)領(lǐng)域：
中協(xié)助開發(fā)神經(jīng)組織工程相關(guān)產(chǎn)品，例如神經(jīng)再生引導(dǎo)基材型式設(shè)計與神經(jīng)再生引導(dǎo)活性分子的發(fā)明；同時，亦可以將軸突與生長點的生長特性分析運用于神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)藥物的開發(fā)。
研究神經(jīng)軸突生長點的延伸機制一直是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域一大重要課題，從文獻資料中得知，已經(jīng)有相當(dāng)多的科學(xué)家嘗試運用目前最新的材料與微機電技術(shù)于神經(jīng)細(xì)胞體外培養(yǎng)上，通過此達(dá)到引導(dǎo)神經(jīng)軸突依一定方向生長，形成特定型式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的目的，同時也方便紀(jì)錄神經(jīng)軸突生長的各項參數(shù)，并利于神經(jīng)細(xì)胞膜電位與神經(jīng)傳導(dǎo)物質(zhì)分泌的分析。目前在這一方面研究投入與產(chǎn)出最多的單位為德國的Max Planck Institute，其主要的技術(shù)開發(fā)方向包含1.特定結(jié)構(gòu)的硅芯片基材加工(fabrication of patterned silicon chip)、2.將神經(jīng)路徑引導(dǎo)分子以一定型式固定在基材上(surface modification with neuronalpath-finding molecule)、3.將體外培養(yǎng)的神經(jīng)組織或細(xì)胞培養(yǎng)在材料上，形成神經(jīng)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)。惟其發(fā)展的技術(shù)只提供神經(jīng)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的基本架構(gòu)，科學(xué)家在體外神經(jīng)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)上仍有許多瓶頸尚待突破，例如1.如何突破神經(jīng)細(xì)胞與材料界面的聯(lián)系，以充分接收并刺激神經(jīng)細(xì)胞信息傳導(dǎo)2.如何延長神經(jīng)細(xì)胞在相關(guān)基材上培養(yǎng)的存活時間，以提高運用的效率3.如何建構(gòu)一實時的神經(jīng)軸突生長檢測系統(tǒng)，以充分掌握神經(jīng)軸突延伸的機制4.如何設(shè)計神經(jīng)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)芯片，以符合神經(jīng)藥物篩選、神經(jīng)組織再生引導(dǎo)、與神經(jīng)信息傳導(dǎo)刺激/接收的運用，以及5.如更有效引導(dǎo)神經(jīng)軸突生長延一定路徑延伸。
在神經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)與再生技術(shù)領(lǐng)域：
中，已知美國專利公開號20030032946技術(shù)中是利用50～100納米寬的凹槽，用以引導(dǎo)神經(jīng)軸突的速結(jié)，以應(yīng)用于組織內(nèi)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接。此外在L.Lauer et al.2002，“Electrophysiological recordings of patterned ratbrain stem slice neurons”所發(fā)表的技術(shù)論文中，揭露不同寬度與連接點(線寬2～6微米、結(jié)點直徑大小10～20微米)的設(shè)計，其是將蛋白質(zhì)以特定型式涂布于培養(yǎng)基材上，然而前述技術(shù)的引導(dǎo)分子材料是為一連續(xù)式的神經(jīng)引導(dǎo)路徑或于特定節(jié)點加強引導(dǎo)分子涂布區(qū)域，這與本發(fā)明的神經(jīng)細(xì)胞生長裝置之間斷式引導(dǎo)分子型態(tài)顯然不同。
傳統(tǒng)的神經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)裝置或方法大多以連續(xù)式神經(jīng)細(xì)胞引導(dǎo)路徑的設(shè)計或是改變基材上的涂布材料，而培養(yǎng)時間需花費較長，因此開發(fā)一種可快速促使神經(jīng)細(xì)胞再生與延伸的裝置是為重要的課題。
發(fā)明內(nèi)容
為有效促進神經(jīng)細(xì)胞的生長與再生，通過以控制神經(jīng)細(xì)胞軸突的延伸，本發(fā)明是通過由基材表面微結(jié)構(gòu)的設(shè)計形式，使基材得以運用于神經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)或神經(jīng)再生引導(dǎo)，加速神經(jīng)軸突的延伸速度，縮短神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連結(jié)或再生的時程。
本發(fā)明的目的是提供一種神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸引導(dǎo)裝置，其是包含一基材，其是具有一表面，可允許神經(jīng)細(xì)胞粘著成長于其上；及一引導(dǎo)分子材料，其是位于前述基材表面，用以引導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞軸突成長；其中前述引導(dǎo)分子材料的分布是至少一部分為間斷式的型式。較佳地，前述引導(dǎo)分子材料的分布是為間斷式的線條或不連續(xù)的區(qū)塊的線條，其寬度是為2～10微米，且每20～100微米的長度間具有一2～15微米之間隔。前述裝置的基材上亦可進一步包含神經(jīng)細(xì)胞培植區(qū)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸引導(dǎo)裝置的方法，其步驟是包含(a)提供一微壓印圖章，該微壓印圖章上具有間斷式的圖案；(b)將引導(dǎo)分子材料形成于微壓印圖章上；(c)將步驟(b)的微壓印圖章覆蓋于一基材上，以將引導(dǎo)分子材料轉(zhuǎn)移至基材上；及(d)將微壓印圖章與基材分離，即可獲得具有引導(dǎo)分子材料的神經(jīng)細(xì)胞生長裝置，且該裝置的引導(dǎo)分子材料的分布至少一部分為間斷式的型式。
本發(fā)明的再一目的是提供一種利用前述神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸引導(dǎo)裝置培養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞的方法，其步驟包含提供一欲培養(yǎng)的神經(jīng)細(xì)胞；將神經(jīng)細(xì)胞置于本發(fā)明的神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸引導(dǎo)裝置的引導(dǎo)分子材料上；及將前述裝置置于適合神經(jīng)細(xì)胞生長的環(huán)境進行神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸的培養(yǎng)。
利用本發(fā)明的神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸引導(dǎo)裝置，其引導(dǎo)分子材料是為間斷或不連續(xù)的型態(tài)，以其進行神經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)或神經(jīng)再生引導(dǎo)時，不僅可控制神經(jīng)軸突生長方向，同時可加速神經(jīng)軸突的延伸速度，故可應(yīng)用于神經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)、植入式神經(jīng)細(xì)胞芯片、體外神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)、神經(jīng)再生引導(dǎo)基材及神經(jīng)組織修復(fù)鷹架。
圖1A是為具備直線與圓形細(xì)胞培植區(qū)結(jié)構(gòu)的微壓印圖章；圖1B是為具備直線與間斷式直線結(jié)構(gòu)的微壓印圖章；圖1C是為具備間斷式直線結(jié)構(gòu)的微壓印圖章的表面電子顯微鏡影像圖；圖2A是為本發(fā)明的具有間斷式引導(dǎo)分子材料型態(tài)的神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸引導(dǎo)裝置，其中間斷式的引導(dǎo)分子材料型態(tài)是為每10微米接續(xù)5微米之間斷裂口；圖2B是為本發(fā)明的具有間斷式引導(dǎo)分子材料型態(tài)的神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸引導(dǎo)裝置，其中間斷式的引導(dǎo)分子材料型態(tài)是為每100微米接續(xù)10微米之間斷裂口；圖2C是為現(xiàn)有的連續(xù)式引導(dǎo)分子材料型態(tài)；圖3A是為神經(jīng)細(xì)胞于本發(fā)明的裝置上培養(yǎng)的軸突延伸趨勢圖，其中間斷式的引導(dǎo)分子材料型態(tài)是為每50微米接續(xù)5微米之間斷裂口；圖3B是為間斷式與連續(xù)式的引導(dǎo)分子材料型態(tài)對神經(jīng)細(xì)胞軸突平均延伸速度的長條比較圖；圖4A是為神經(jīng)細(xì)胞于本發(fā)明的裝置上培養(yǎng)的軸突延伸趨勢圖，其中間斷式的引導(dǎo)分子材料型態(tài)是為每20微米接續(xù)5微米之間斷裂口；圖4B是為間斷式與連續(xù)式的引導(dǎo)分子材料型態(tài)對神經(jīng)細(xì)胞軸突平均延伸速度的長條比較圖；
圖5A是為神經(jīng)細(xì)胞于本發(fā)明的裝置上培養(yǎng)的軸突延伸趨勢圖，其中間斷式的引導(dǎo)分子材料型態(tài)是為每40微米接續(xù)10微米之間斷裂口；圖5B是為間斷式與連續(xù)式的引導(dǎo)分子材料型態(tài)對神經(jīng)細(xì)胞軸突平均延伸速度的長條比較圖。
1 神經(jīng)細(xì)胞培植區(qū)結(jié)構(gòu)2 直線結(jié)構(gòu)3 間斷式直線結(jié)構(gòu)具體實施方式
本發(fā)明的神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸引導(dǎo)裝置是由基材及引導(dǎo)分子材料的結(jié)合所構(gòu)成，其中基材的材質(zhì)可為硅芯片、玻璃、石英、聚合物、細(xì)胞培養(yǎng)基等材料所制成的組織鷹架、神經(jīng)再生引導(dǎo)裝置、培養(yǎng)皿、芯片及微流體芯片。本發(fā)明的基材具有一表面，可允許神經(jīng)細(xì)胞粘著成長于其上，而為使神經(jīng)細(xì)胞的軸突依照預(yù)期方向生長，則需仰賴引導(dǎo)分子材料的作用，引導(dǎo)分子材料若欲更穩(wěn)定地形成于基材表面，基材制作時可利用一體成型的方法將凹陷或隆起的線條或區(qū)塊制作于其表面上，或利用蝕刻法或沈積法于基材表面制作凹陷或隆起的線條或區(qū)，以便于將引導(dǎo)分子材料形成于其上?；囊部梢允潜?b>技術(shù)領(lǐng)域：
所熟知的神經(jīng)再生引導(dǎo)裝置或神經(jīng)修復(fù)組織鷹架，通過由本發(fā)明的引導(dǎo)分子材料特殊分布型態(tài)，提升神經(jīng)細(xì)胞于該基材上的生長及再生能力。
引導(dǎo)分子材料位于前述基材表面，其目的是用以引導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞軸突成長，引導(dǎo)分子材料包含蛋白質(zhì)、勝肽、神經(jīng)傳導(dǎo)物質(zhì)、生物兼容性復(fù)合材料及其混合物等有助于神經(jīng)細(xì)胞生長、再生與貼附的物質(zhì)，引導(dǎo)分子材料可透過化學(xué)固定、涂布、噴墨方式、微接觸式壓印技術(shù)(Micro-contact printing)等現(xiàn)有技術(shù)與基材表面接觸結(jié)。
引導(dǎo)分子材料型態(tài)是為間斷的線條或不連續(xù)的區(qū)塊，較佳是為不連續(xù)的線條，其寬度是為2～10微米，且每20～100微米的長度間具有一2～15微米之間隔。
本發(fā)明的神經(jīng)細(xì)胞生長裝置其基材的表面是可進一步包含化學(xué)引誘劑因子、粘著分子、相斥分子及表面輪廓線材等本技術(shù)領(lǐng)域：
所熟知可用以控制及促進神經(jīng)細(xì)胞生長、再生及軸突延伸的物質(zhì)，以便使神經(jīng)細(xì)胞軸突能于延伸過程中順利朝預(yù)期的方向。
本發(fā)明的一種制備神經(jīng)細(xì)胞生長裝置的方法的一是利用微接觸式壓印技術(shù)。首先需提供一微壓印圖章，其是利用機械切割、蝕刻或光罩微影技術(shù)制作出一主模后，再將該主模進行翻模程序制得。微壓印圖章的材料的選用是以軟性高分子材料為主，例如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚苯乙烯、聚丙烯或其混合物，其中較佳是為聚二甲基硅氧烷，微壓印圖章的制作是將液狀的微壓印圖章材料滴在一平面材料(例如玻片)上，再將此平面材料覆蓋于主模上，此時將主模及平面材料一起置于真空泵浦內(nèi)抽氣，直到平面材料與主模間的氣體完全抽出后置于高溫環(huán)境中烘烤，直到軟性高分子材料固化后由主模上取下，此時微壓印圖章上即具備和主?；パa的圖案，亦即本發(fā)明的欲用以形成間斷式引導(dǎo)分子材料型態(tài)的圖形(pattern)。
取得微壓印圖章之后，將引導(dǎo)分子材料形成于前述微壓印圖章上，過程中可以利用氮氣槍吹，加速引導(dǎo)分子材料的干燥成形，的后取欲涂布引導(dǎo)分子材料的基材，覆蓋于微壓印圖章上，基材可先進行酸洗及水洗的動作，之后浸泡于酒精中于使用前才取出烘烤，此外基材及微壓印圖章在進行引導(dǎo)分子材料的形成及轉(zhuǎn)印的步驟前，可先利用O2電漿進行表面處理，使其表面具有更佳的親水性，讓引導(dǎo)分子材料更容易附著。
當(dāng)引導(dǎo)分子材料由微壓印圖章上移轉(zhuǎn)至基材上后，即可將基材與微壓印圖章分開，此步驟可利用刀片作為分離工具，使兩者的分離程序易于進行，也可較容易避免基材與微壓印圖章間發(fā)生兩次覆蓋的情形。
制備本發(fā)明的具間斷式神經(jīng)軸突引導(dǎo)分子材料的神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸引導(dǎo)裝置的方法并不限于上述微接觸式壓印技術(shù)，任何可使神經(jīng)軸突引導(dǎo)分子材料附著于基材上的方法皆可被使用。本發(fā)明的神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸引導(dǎo)裝置的實施態(tài)樣包括細(xì)胞培養(yǎng)皿、神經(jīng)細(xì)胞芯片、微流體芯片、神經(jīng)再生導(dǎo)管及神經(jīng)組織修復(fù)鷹架等?？蓱?yīng)用于神經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)、植入式神經(jīng)細(xì)胞芯片、體外神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)、神經(jīng)再生引導(dǎo)基材。
以下實施例是用于進一步了解本發(fā)明的優(yōu)點，并非用于限制本發(fā)明的申請專利范圍。
實施例1.本發(fā)明的神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸引導(dǎo)裝置的制備首先利用微影技術(shù)制作一硅芯片的主模，接著以10∶1的比例調(diào)制Sylgard silicone elastomer 184及PDMS的混合物，接著取一玻片，將前述配制好的PDMS溶液置于玻片上后，將玻片覆蓋于主模上，然后置于真空泵浦內(nèi)抽氣，使玻片與主模間的氣體完全抽出。接著置于70℃的環(huán)境中烘烤，待PDMS固化后由主模上取下，即可制得PDMS的微壓印圖章(如圖1A至圖1C所示)。其中由圖1A及圖1B可知，本實施例的微壓印圖章的圖樣是包含一圓形的神經(jīng)細(xì)胞培植區(qū)結(jié)構(gòu)1及直線結(jié)構(gòu)2(圖1A)，以及接續(xù)于該直線結(jié)構(gòu)2后段之間斷式直線結(jié)構(gòu)3。此是為了于基材制造出具有用于將神經(jīng)細(xì)胞置入并培養(yǎng)于其中的神經(jīng)細(xì)胞培植區(qū)的引導(dǎo)分子材料型態(tài)。而直線結(jié)構(gòu)2與間斷式直線結(jié)構(gòu)3是可于基材上制作出是用于使神經(jīng)細(xì)胞軸突快速地延伸生長之間斷式引導(dǎo)分子材料型態(tài)。
接著取另一作為基材的玻片，該玻片在使用前已先經(jīng)過酸洗、水洗及酒精浸泡的程序，經(jīng)烘烤后和微壓印圖章一起進行O2電漿表面處理，接著將作為引導(dǎo)分子材料的層粘連蛋白(laminin)滴在微壓印圖章上后以氮氣槍輕吹，使引導(dǎo)材料分子能平均涂布于微壓印圖章的表面，等引導(dǎo)分子材料變干后，將玻片覆蓋于微壓印圖章上進行引導(dǎo)分子材料的轉(zhuǎn)移，過程中可輕壓玻片，但不可施力過大以免造成壓印圖案模糊。之后將玻片與微壓印圖章分開，若不容易分開可使用刀片輔助，過程中需避免玻片和微壓印圖章發(fā)生兩次覆蓋，分開的后即可制得本發(fā)明的神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸裝置。
根據(jù)上述微接觸式壓印技術(shù)制成的本發(fā)明的具有間斷式引導(dǎo)分子材料型態(tài)的神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸裝置如圖2A及圖2B所示，其與圖2C所示現(xiàn)有的連續(xù)式引導(dǎo)分子材料型態(tài)顯然不同。圖2A的引導(dǎo)分子材料線條寬度為5微米、兩并行線間的距離為20微米，線長以每10微米(Dash line:10微米)接續(xù)5微米之間斷裂口(Dash gap:5微米)方式重復(fù)排列。圖2B的引導(dǎo)分子材料線條寬度與兩并行線間的距離與圖2A一樣，分別為5微米與20微米，但圖2B中的線長以每100微米接續(xù)10微米之間斷裂口方式重復(fù)排列。圖2C的引導(dǎo)分子材料線條寬度為3微米、兩并行線間的距離為6微米。
實施例2.利用本發(fā)明的神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸引導(dǎo)裝置培養(yǎng)金魚神經(jīng)細(xì)胞金魚神經(jīng)細(xì)胞是由金魚視網(wǎng)膜組織誘導(dǎo)其神經(jīng)軸突伸出組織塊的后，將其置于本發(fā)明的神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸引導(dǎo)裝置的引導(dǎo)材料分子上，本實施例的基材為一般載玻片、引導(dǎo)分子材料是為層粘連蛋白(laminin)，其型態(tài)是為間斷式線條，其長度為每50微米接續(xù)5微米之間斷裂口，對照組則為如圖2C所示的連續(xù)式線條。將具有金魚神經(jīng)細(xì)胞的本發(fā)明的裝置置于適當(dāng)環(huán)境中觀察神經(jīng)細(xì)胞生長及神經(jīng)突起延伸情形，所得結(jié)果如圖3A及圖3B，其中圖3A是為神經(jīng)細(xì)胞于本發(fā)明的生長裝置上培養(yǎng)的軸突延伸趨勢圖，由圖可知在最初的120分鐘內(nèi)，神經(jīng)細(xì)胞軸突可被成功引導(dǎo)延伸，圖3B則是比較間斷式與連續(xù)式的引導(dǎo)分子材料型態(tài)對神經(jīng)細(xì)胞軸突延伸速度的差異，由平均速度的長條比較圖可知，間斷式的引導(dǎo)分子材料型態(tài)可以誘發(fā)神經(jīng)細(xì)胞以相較于連續(xù)式達(dá)約2倍的速度進行軸突的延伸。其機制推論乃因生長點(growth cone)以跳躍的方式跨過間斷的引導(dǎo)分子材料接口，因此加速了神經(jīng)軸突延伸的速度。
實施例3.利用本發(fā)明的神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸引導(dǎo)裝置培養(yǎng)金魚神經(jīng)細(xì)胞實驗準(zhǔn)備及操作方法同實施例2，但本實施例的引導(dǎo)分子材料型態(tài)其長度為每50微米接續(xù)5微米之間斷裂口，對照組同樣為連續(xù)式線條，所得結(jié)果如圖4A及圖4B，其中圖4A是為神經(jīng)細(xì)胞于本發(fā)明的生長裝置上培養(yǎng)的軸突延伸趨勢圖，由圖可知在最初的120分鐘內(nèi)，神經(jīng)細(xì)胞軸突可被成功引導(dǎo)延伸，圖4B則是比較間斷式與連續(xù)式的引導(dǎo)分子材料型態(tài)對神經(jīng)細(xì)胞軸突延伸速度的差異，由平均速度的長條比較圖可知，間斷式的引導(dǎo)分子材料型態(tài)可以誘發(fā)神經(jīng)細(xì)胞以相較于連續(xù)式達(dá)約2倍的速度進行軸突的延伸。
實施例4.利用本發(fā)明的神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸引導(dǎo)裝置培養(yǎng)金魚神經(jīng)細(xì)胞實驗準(zhǔn)備及操作方法同實施例2，但本實施例的引導(dǎo)分子材料型態(tài)其長度為每40微米接續(xù)10微米之間斷裂口，對照組同樣為連續(xù)式線條，所得結(jié)果如圖5A及圖5B，其中圖5A是為神經(jīng)細(xì)胞于本發(fā)明的生長裝置上培養(yǎng)的軸突延伸趨勢圖，由圖可知在最初的120分鐘內(nèi)，神經(jīng)細(xì)胞軸突可被成功引導(dǎo)延伸，圖5B則是比較間斷式與連續(xù)式的引導(dǎo)分子材料型態(tài)對神經(jīng)細(xì)胞軸突延伸速度的差異，由平均速度的長條比較圖可知，間斷式的引導(dǎo)分子材料型態(tài)可以誘發(fā)神經(jīng)細(xì)胞以相較于連續(xù)式達(dá)約2.5倍的速度進行軸突的延伸。
由上述實施例的結(jié)果可知，本發(fā)明的神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸引導(dǎo)裝置其間斷式的引導(dǎo)分子材料型態(tài)，在應(yīng)用于神經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)或神經(jīng)再生引導(dǎo)時，可促進神經(jīng)細(xì)胞突起于基材表面的貼附延伸，并引導(dǎo)神經(jīng)軸突生長方向，加速神經(jīng)軸突的延伸速度。相較于現(xiàn)有神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸裝置的技術(shù)，可明顯加速神經(jīng)突起延伸速度，對于未來神經(jīng)醫(yī)學(xué)重建及再生醫(yī)療是為一項重大的突破。
其它實施態(tài)樣在本說明書中揭露本發(fā)明數(shù)個實施態(tài)樣。根據(jù)本說明書所揭露的內(nèi)容，任何熟習(xí)本技術(shù)領(lǐng)域：
的人士皆可基于本發(fā)明的特色，在不脫離本發(fā)明精神與目的下，對本發(fā)明做不同的更動與修飾，因此，其它實施態(tài)樣也包含在本發(fā)明的申請專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸引導(dǎo)裝置，其特征在于包含一基材，其是具有一表面，允許神經(jīng)細(xì)胞粘著成長于其上；及一引導(dǎo)分子材料，其是位于前述基材表面，用以引導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞軸突成長；其中前述引導(dǎo)分子材料的分布是至少一部分為間斷式的型式。
2.如權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于，所述引導(dǎo)分子材料的分布是為間斷式的線條。
3.如權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于，所述引導(dǎo)分子材料的分布是為不連續(xù)的區(qū)塊。
4.如權(quán)利要求
2所述的裝置，其特征在于，所述間斷式的線條其寬度是為2～10微米。
5.如權(quán)利要求
2所述的裝置，其特征在于，所述間斷式的線條其每20～100微米的長度間具有一2～15微米之間隔。
6.如權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于，所述引導(dǎo)分子材料包含蛋白質(zhì)、勝肽、神經(jīng)傳導(dǎo)物質(zhì)、生物兼容性復(fù)合材料或其混合物。
7.如權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于，所述基材的表面可進一步先利用蝕刻法或沈積法制作具有間斷式型式的神經(jīng)軸突引導(dǎo)路徑，用于使引導(dǎo)分子材料涂布于其上。
8.如權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于，所述引導(dǎo)分子材料是可通過由化學(xué)固定、涂布方式、噴墨方式或微接觸壓印方式附著于基材表面上。
9.如權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于，所述基材上可進一步包含一神經(jīng)細(xì)胞培植區(qū)。
10.如權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于，所述基材的表面是可進一步包含化學(xué)引誘劑因子、粘著分子、相斥分子及表面輪廓線材。
11.一種制備神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸引導(dǎo)裝置的方法，其特征在于，包含(a)提供一微壓印圖章，該微壓印圖章上具有間斷式的圖案；(b)將引導(dǎo)分子材料形成于前述微壓印圖章上；(c)將前述步驟(b)的微壓印圖章覆蓋于一基材上，通過以將引導(dǎo)分子材料轉(zhuǎn)移至基材上；及(d)將前述微壓印圖章與基材分離，即可獲得具有引導(dǎo)分子材料的神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸引導(dǎo)裝置，且該裝置的引導(dǎo)分子材料的分布至少一部分為間斷式的型式。
12.如權(quán)利要求
11所述的方法，其特征在于，所述微壓印圖章是利用一以微影技術(shù)制得的主模將其翻模后制得。
13.如權(quán)利要求
11所述的方法，其特征在于，所述微壓印圖章的材料是包含聚二甲基硅氧烷、聚苯乙烯、聚丙烯或其混合物。
14.如權(quán)利要求
13所述的方法，其特征在于，所述微壓印圖章的材料是為聚二甲硅氧烷。
15.如權(quán)利要求
11所述的方法，其特征在于，所述引導(dǎo)分子材料的分布是為間斷式的線條。
16.如權(quán)利要求
11所述的方法，其特征在于，所述引導(dǎo)分子材料的分布是為不連續(xù)的區(qū)塊。
17.如權(quán)利要求
15所述的方法，其特征在于，所述間斷式的線條其寬度是為2～10微米。
18.如權(quán)利要求
15所述的方法，其特征在于，所述間斷式的線條其每20～100微米的長度間具有一2～15微米之間隔。
19.如權(quán)利要求
11所述的方法，其特征在于，所述基材上可進一步包含一神經(jīng)細(xì)胞培植區(qū)。
20.如權(quán)利要求
11所述的方法，其特征在于，所述引導(dǎo)分子材料包含蛋白質(zhì)、勝肽、神經(jīng)傳導(dǎo)物質(zhì)、生物兼容性復(fù)合材料或其混合物。
21.一種利用權(quán)利要求
1所述的神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸引導(dǎo)裝置培養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞的方法，其特征在于，步驟包含提供一欲培養(yǎng)的神經(jīng)細(xì)胞；將前述神經(jīng)細(xì)胞置于神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸引導(dǎo)裝置的引導(dǎo)分子材料上；及將前述裝置置于適合前述神經(jīng)細(xì)胞生長的環(huán)境進行神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸的培養(yǎng)。
22.如權(quán)利要求
21所述的方法，其特征在于，所述引導(dǎo)分子材料的分布是為間斷式的線條。
23.如權(quán)利要求
21所述的方法，其特征在于，所述引導(dǎo)分子材料的分布是為不連續(xù)的區(qū)塊。
24.如權(quán)利要求
22所述的方法，其特征在于，所述間斷式的線條其寬度是為2～10微米。
25.如權(quán)利要求
22所述的方法，其特征在于，所述間斷式的線條其每20～100微米的長度間具有一2～15微米之間隔。
26.如權(quán)利要求
21所述的方法，其特征在于，所述引導(dǎo)分子材料包含蛋白質(zhì)、勝肽、神經(jīng)傳導(dǎo)物質(zhì)、生物兼容性復(fù)合材料或其混合物。
專利摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種神經(jīng)細(xì)胞生長或神經(jīng)突起延伸引導(dǎo)裝置，其是利用于基材上設(shè)計間斷式的神經(jīng)路徑引導(dǎo)分子材料，達(dá)到引導(dǎo)并加速神經(jīng)細(xì)胞軸突的延伸速度，縮短神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連結(jié)或再生的時程。本發(fā)明亦揭露一種利用微接觸壓印方法制備該神經(jīng)細(xì)胞生長裝置的方法。
文檔編號C12N5/08GKCN1861779SQ200510070169
公開日2006年11月15日 申請日期2005年5月9日
發(fā)明者沈欣欣, 駱婉珣, 林奇宏, 劉宏文 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan