组成图示
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传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
L929 细胞（L929 cells，RPMI 1640 培养液）；纤维蛋白原（Fibrinogen, Fg-FITC，PBS/培养液）
检测原理
该工作并非传统分析物传感，而是利用表面化学异质性实现细胞空间图案化。PDMS 表面先共价接枝 APEG，形成抗污 PEG 层；以铜网为掩模进行 172 nm VUV 曝光后，曝光区 PEG 被高能光子烧蚀，露出 PDMS，未曝光区仍保留 PEG。由于 PDMS 易发生非特异性蛋白吸附，而 PEG 可排斥蛋白和细胞，培养液中的细胞外基质蛋白会优先吸附在曝光区，从而引导 L929 细胞选择性粘附、铺展和生长；未曝光区因蛋白吸附少而几乎无细胞。Fg-FITC 的荧光强度与吸附蛋白量成正比，共聚焦成像可验证蛋白和细胞的空间分布。若用于细胞基传感，该图案化表面可作为细胞定位和信号空间编码平台。
检测灵敏度
—
效应效果
在 50.2 μm×50.2 μm 曝光区上，L929 细胞选择性粘附于 PDMS-PEG 图案表面，几乎全部细胞位于曝光区；含 3–6 个细胞的域约占 88%，台盼蓝染色显示细胞活力为 97.0%，而图案化 PDMS 对照表面细胞活力为 95.4%。AFM 显示曝光区烧蚀深度约 145 nm，曝光区宽约 50.2 μm，未曝光条纹宽约 26.7 μm。Fg-FITC（1.0 mg/mL，25 ℃，3 h）共聚焦成像显示曝光区蛋白吸附明显高于 PEG 保留区，与细胞分布一致。细胞图案可维持 12 天，换液每 3 天一次。与需预吸附明胶等粘附分子的方法相比，该方法无需额外细胞粘附分子，图案更均匀，可用于单细胞限制、异型细胞共培养及细胞基器件。
传感器的构成
- 基底：PDMS（Sylgard 184）弹性体，提供柔性、透明、低自荧光基底。
- PEG 修饰层：APEG（烯丙基聚乙二醇，Mn=560）经氢化硅烷化反应接枝于 PDMS，形成抗蛋白/细胞粘附层。
- 光刻掩模：铜网（TEM 铜网）作为光掩模，定义 172 nm VUV 曝光图形。
- 曝光粘附区：VUV（Xe2 准分子，172 nm）烧蚀 PEG 后露出 PDMS，促进非特异性蛋白吸附和 L929 细胞粘附。
- 未曝光抗粘附区：保留 APEG/PEG 层，抑制纤维蛋白原和细胞非特异性附着。
- 细胞对象：L929 细胞，作为模型细胞选择性粘附于曝光区。
- 蛋白探针：Fg-FITC（纤维蛋白原-异硫氰酸荧光素），用于验证蛋白吸附空间分布。
- 读出方式：倒置光学显微镜/CMOS 相机与激光扫描共聚焦显微镜，观察细胞和蛋白分布。
中文摘要
基底上的细胞图案化在基础生物学、基于细胞的生物传感器和组织工程研究中具有重要作用。本文报道了一种在聚二甲基硅氧烷（PDMS）基底上利用真空紫外（VUV）光刻制备细胞图案的方法。首先通过氢化硅烷化反应将烯丙基聚乙二醇（APEG）接枝到 PDMS 表面，形成抗蛋白和细胞非特异性粘附的 PEG 修饰层；随后以铜网作为光掩模，采用 172 nm Xe2 准分子 VUV 光源对 PDMS-PEG 表面进行曝光。曝光区域中的 PEG 层被烧蚀，露出 PDMS，可促进 L929 细胞粘附与生长；未曝光区域保留 PEG，因 PEG 的抗污和排斥作用而抑制细胞附着。因此，在细胞培养前无需预吸附细胞粘附分子，即可在 PDMS 上获得与光刻图形一致的细胞图案。该方法为细胞基器件、细胞生物学研究和组织工程提供了简便的表面图案化策略。
英文摘要
Cell patterning on substrates has played a significant role in the study of basic biology, cell-based biosensor and tissue engineering. In this report, a cell pattern was prepared on poly(dimethylsiloxane) (PDMS) substrate by vacuum ultraviolet (VUV) lithography. After immobilizing allyl-polyethylene glycol (APEG) onto PDMS, a chemical heterogeneous patterned surface was fabricated by VUV (Xe(2) excimer: 172nm) lithography with copper mesh as a photomask. The UV exposed domains can promote L929 cell adhesion and growth. However, non-exposed regions resist cell attachment because of the repelling property of PEG. Therefore, cell pattern could be achieved without pre-adsorption of cell adhesive species before cell culture.