用于微接觸壓印的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】用壓印部件印刷或遮蓋在基片裝置上的材料的系統(tǒng)和方法。在一個特定實(shí)施例中，該系統(tǒng)和方法包括微接觸壓印部件，該微接觸壓印部件具有多個柱狀件，每個柱狀件具有在其遠(yuǎn)端的彈性墊。每個柱狀件配合在在定位于導(dǎo)板中的孔內(nèi)，以便柱狀件可在導(dǎo)板內(nèi)縱向移動。導(dǎo)板包括多個孔，這些孔典型地與微量滴定板的井部件對準(zhǔn)。這些孔典型地延伸穿過導(dǎo)板的整個厚度。導(dǎo)板的一側(cè)上是彈性元件，該彈性元件遍布一個或多個孔，從而將柱狀件保持就位。
【專利說明】用于微接觸壓印的系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2011年I月21日提交的名稱為〃用于微接觸壓印的系統(tǒng)和方法〃的美國專利申請系列第13/011，734號的優(yōu)先權(quán)，因此其全部內(nèi)容通過參考被并入。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]這里描述的系統(tǒng)和方法涉及用于在基片表面上形成細(xì)胞圖案的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]常規(guī)的細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境提供很大的前景。細(xì)胞培養(yǎng)和細(xì)胞共培養(yǎng)可允許科學(xué)家發(fā)現(xiàn)細(xì)胞行為和安全地確定是否所提供的治療藥劑可有效和安全地用于治療特定疾病。微圖案化細(xì)胞培養(yǎng)的發(fā)展中的最近的進(jìn)展證明了我們對多細(xì)胞群體的結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系方面的不斷了解是非常有價值的。這種微圖案化細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)生了對細(xì)胞一細(xì)胞相互作用的更大程度的控制，特別是在獲得精確和可靠的細(xì)胞間隔時。微環(huán)境水平下的組織結(jié)構(gòu)的研究揭示了在血管再生、肝細(xì)胞功能、骨衍生細(xì)胞的鈣化和神經(jīng)元生長錐的引導(dǎo)等多種領(lǐng)域的了解。另夕卜，微圖案化細(xì)胞培養(yǎng)使得研究人員具有制定實(shí)驗(yàn)的能力并因此更有效且更高效地進(jìn)行并行的測試和實(shí)驗(yàn)。這增加了能獲得科學(xué)發(fā)現(xiàn)的速率，并加速了新藥物的研發(fā)，并更快速地闡明某些疾病的機(jī)理。
[0005]但是，形成微米級別的細(xì)胞島可能是困難的過程，因?yàn)檫@需要能精確操作少量細(xì)胞的工具，以便細(xì)胞間隔得足夠近從而以微米來測量。另外，需要建立細(xì)胞島的細(xì)胞和其他生物材料是脆弱的并且容易容易腐蝕，因而需要操作技術(shù)沒有腐蝕性或?qū)Ρ徊僮鞯纳锊牧喜辉斐善渌麚p害。
[0006]已經(jīng)研發(fā)了多種技術(shù)以用于在基片上形成細(xì)胞島。這些技術(shù)包括借助玻璃基片的光刻性的化學(xué)修改和使用較小、低溫的印刷頭來將承載細(xì)胞材料的液滴分配到基片的噴印技術(shù)。一個這種印刷技術(shù)包括由馬薩諸塞的Holliston市的Digilab公司制造并銷售的Celljet細(xì)胞印刷機(jī)。Celljet印刷機(jī)印刷作為分配含有細(xì)胞的流體液滴的流體分配操作的一部分的細(xì)胞。液滴可被分配到微量滴定板或多層板上。用于形成細(xì)胞島的其他技術(shù)包括微接觸印刷和激光導(dǎo)向細(xì)胞打印。直接的微接觸印刷典型地涉及使用結(jié)構(gòu)復(fù)雜、昂貴的合成橡膠壓印部件，該壓印部件通常由聚二甲硅氧烷(PDMS)制成并具有微米級別的凹凸圖案。這些壓印部件通常允許分子平行堆積在目標(biāo)基片表面上。在接觸期間，來自PDMS壓印部件的材料被轉(zhuǎn)移到基片上。這種轉(zhuǎn)移需要有效率且通常快速的從壓印部件表面到基片的分子轉(zhuǎn)移。一個這種技術(shù)在期刊:Journal of Neurobio Technology (2005) 3:7中 Thibault 等人的文章“Direct Micro-contact Printing of Oligonucleotides forBiochip Applications”中被描述。如在該文獻(xiàn)中描述的，電子束光刻法用來蝕刻流體PDMS可被注入其中的硅樹脂主模。流體PDMS可被脫氣然后熱固化。然后PDMS可從主模取出以提供能多次使用(這取決于表面化學(xué)特性)的壓印部件。壓印部件的微米級特征部件接觸基片并在接觸位置將材料印刷到基片上。該過程的成功部分地取決于彈性壓印部件與基片的成功接觸。
[0007]在合成橡膠壓印部件的微米級特征部件和基片之間的物理接觸必需在壓印部件上精確并連續(xù)的實(shí)現(xiàn)，否則合成橡膠材料將不能在蝕刻過程中用作適當(dāng)?shù)恼谏w部件，或不能將期望的材料印刷在基片上。有時是這樣的情況，只形成部分接觸，結(jié)果“面包圈”圖案正確地形成圖案的邊緣但沒有形成圖案內(nèi)部的成功接觸。沒有形成正確的圖案意味著不能形成測試或?qū)嶒?yàn)記錄，這可能阻止有圖案的基底在實(shí)驗(yàn)中被使用。
[0008]因此，在本領(lǐng)域中需要提供改進(jìn)的微接觸壓印部件和壓印過程的系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]這里描述的系統(tǒng)和方法特別包括微接觸壓印部件，該微接觸壓印部件可用作圖案壓印部件，以便在微量滴定板的井部件的底板上形成細(xì)胞圖案。這里描述的微接觸壓印部件提供了改進(jìn)的井部件到井部件和板到板的再現(xiàn)性并提供了一組壓印柱狀件，該組壓印柱狀件能相對于彼此單獨(dú)地移動，以便實(shí)現(xiàn)與基底表面更一致地接觸并由此產(chǎn)生具有改進(jìn)的重復(fù)性和可靠性的精確形成的細(xì)胞圖案。在其他方面，這里描述的系統(tǒng)和方法包括用于通過印刷或遮蓋形成細(xì)胞圖案的方法和用于制造形成細(xì)胞圖案的壓印部件的方法。但是，應(yīng)該理解，這里描述的系統(tǒng)和方法能被改變和修改，以用于其他合適的應(yīng)用，并且這些其他改變增加和修改將不背離本發(fā)明的范圍。
[0010]在特定實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括用于在基片的表面上形成細(xì)胞圖案的裝置。所述裝置可具有:導(dǎo)板，該導(dǎo)板具有上表面、下表面和延伸穿過導(dǎo)板并設(shè)置成與基片的表面上的位置對準(zhǔn)的多個孔；配合在相應(yīng)的孔內(nèi)的多個柱狀件；多個墊，其由彈性材料形成并具有用于抵靠基片的表面的抬起突部的圖案，多個墊中的每個墊都固定到相應(yīng)的柱狀件的遠(yuǎn)端表面；和將柱狀件連接到導(dǎo)板內(nèi)的可彈性變形的連接件。
[0011]可選地，該裝置也可包括夾板，該夾板布置在導(dǎo)板的上表面上方，以用于在導(dǎo)板的上表面上施加機(jī)械負(fù)載。夾緊件借助被選擇成使墊相對于基片的表面密封的力來迫使夾板抵靠導(dǎo)板。
[0012]在一些實(shí)施例中，可彈性變形的連接件包括由可彈性變形的材料構(gòu)成的部分。可彈性變形的連接件可以是泡沫墊，該泡沫墊布置在導(dǎo)板的上表面上方并可選地附連到上表面，至少一部分連接件(例如泡沫墊的第一個千分之五英寸)的ILD小于使柱狀件的遠(yuǎn)端上的墊的圖案變形所需的力。雖然連接件可以是泡沫墊，但也可使用配合在孔內(nèi)的泡沫扣狀件、配合在孔內(nèi)的氣囊、彈簧和其他機(jī)械元件，或任何其他合適的機(jī)構(gòu)。
[0013]典型地但不是經(jīng)常地，墊包括用于抵靠在基片表面的彈性遮蓋部件。墊可以是用于將生物材料輸送到基片表面的印刷墊，墊可以是在蝕刻或清洗過程期間遮蓋一部分表面的遮蓋部件。
[0014]可選地，導(dǎo)板包括與孔流體連通的氣體通道，以用于將等離子氣體輸送到孔內(nèi)。導(dǎo)板的孔可設(shè)置成將多個柱狀件布置成與多井部件式微量滴定板的井部件對準(zhǔn)。柱狀件可包括剛性地丙烯酸柱狀件，墊可包括PDMS。
[0015]在一些實(shí)施例中，柱狀件具有用于防止柱狀件穿過孔的保持元件。
[0016]在其他方面中，本發(fā)明提供用于制造將細(xì)胞圖案形成到表面上的類型的圖案化遮蓋部件的制造方法，這些方法可包括以下步驟:提供遮蓋部件，該遮蓋部件具有期望的圖案且由對于機(jī)械力具有一定彈性的材料制成；在柱狀件的一端附連遮蓋部件；將柱狀件插入導(dǎo)板內(nèi)，以便柱狀件可移動地布置在導(dǎo)板內(nèi)，從而允許柱狀件線性移動；和提供可壓縮層，所述可壓縮層在導(dǎo)板上方并與柱狀件形成接觸，以便柱狀件被可壓縮層保持在導(dǎo)板內(nèi)。
[0017]在一些實(shí)踐中，這些方法還包括選擇可壓縮層，所述可壓縮層具有的ILD被選擇成在小于使遮蓋部件變形所需的力的作用下彈性屈服?？蛇x地，多個氣體通道可形成為與孔流體連通，以用于將等離子氣體輸送到孔內(nèi)。柱狀件可形成為剛性的圓柱形元件，所述圓柱形元件的直徑被選擇成配合在微量滴定的井部件內(nèi)。
[0018]在其他方面，本發(fā)明提供用于將細(xì)胞圖案形成在微量滴定板的井部件內(nèi)的方法，例如包括以下步驟的方法:提供微接觸壓印部件，所述微接觸壓印部件具有:導(dǎo)板，該導(dǎo)板具有上表面、下表面和從導(dǎo)板中延伸穿過并設(shè)置成與微量滴定板的井部件對準(zhǔn)的多個孔；多個柱狀件，其配合在相應(yīng)的孔內(nèi)并在遠(yuǎn)端上具有彈性墊，所述彈性墊具有用于形成細(xì)胞圖案的抬起突部；和將柱狀件連接到導(dǎo)板內(nèi)的可彈性變形的連接件，該方法還包括將微接觸壓印部件配合在微量滴定井部件內(nèi)，并施加夾緊力，以將微接觸壓印部件驅(qū)動成抵靠微量滴定板，從而使墊壓靠微量滴定板的井部件的底表面。
[0019]在一些方法中，人員將細(xì)胞施加到彈性墊，并使彈性墊壓靠井部件的底表面，以將細(xì)胞印刷在井部件的表面上。在替代性的實(shí)踐中，人員可將細(xì)胞附著材料施加到微量滴定井部件的底表面，在導(dǎo)板中形成與孔流體連通的氣體通道，和將等離子氣體輸送經(jīng)過氣體通道并進(jìn)入孔內(nèi)，以蝕刻來自微量滴定井部件的表面的細(xì)胞附著材料。
[0020]本發(fā)明的其他應(yīng)用和修改一部分是顯然的，一部分根據(jù)對這里示出的系統(tǒng)和方法的如下描述被說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]參考附圖，根據(jù)本發(fā)明的下面的進(jìn)一步描述，本發(fā)明的前述和其他目的和優(yōu)點(diǎn)將被更完全地理解，其中:
[0022]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的微接觸壓印部件的一個實(shí)施例；
[0023]圖2A示出了不同視角的圖1的壓印部件；
[0024]圖2B示出了圖1的壓印部件的墊的放大視圖；
[0025]圖3A-3B示出了圖1中所示的微接觸壓印部件的某些分離的構(gòu)件；
[0026]圖4A-4B示出了一個導(dǎo)板的示意圖；
[0027]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個柱狀件的示意圖；
[0028]圖6示出了配合在二十四個井部件式微量滴定板中的圖1的微接觸壓印部件的側(cè)視圖；
[0029]圖7示出了壓靠微量滴定板的表面的微接觸壓印部件的側(cè)視剖視圖；和
[0030]圖8示出了被蝕刻的基底區(qū)域所包圍的細(xì)胞島。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為了提供對本發(fā)明的全面了解，現(xiàn)在將描述某些示例性實(shí)施例，其包括微接觸壓印系統(tǒng)，該微接觸壓印系統(tǒng)能用作圖案壓印部件，以形成微量滴定板的井部件的底板上的圖案，該圖案用于提供改進(jìn)的井部件對井部件和板對板的再現(xiàn)性。在實(shí)施例中，微接觸壓印部件提供了一組壓印柱狀件，該組壓印柱狀件能相對于彼此單獨(dú)地移動，從而提供與基片表面更一致地接觸并由此使精確形成的細(xì)胞圖案具有改進(jìn)的再現(xiàn)性和可靠性。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解這里描述的系統(tǒng)和方法能被改變和修改，以用于其他合適的應(yīng)用，并且這些其他改變和修改將不背離本發(fā)明的范圍。
[0032]如將在這里描述的，微接觸壓印部件可用作圖案化遮蓋部件，該遮蓋部件覆蓋和保護(hù)在蝕刻過程期間的涂覆表面，從而在表面上留下涂覆的圖案。在隨后的步驟中，細(xì)胞可流過圖案，以便細(xì)胞附著到涂覆表面并形成蝕刻過程所留下的圖案中的細(xì)胞島。替代性地，微接觸壓印部件可用于將細(xì)胞或其他材料直接印刷到基片表面(例如載玻片)、多井部件式微量滴定板或多層板的底壁上。通過這里描述的系統(tǒng)和方法還可說明其他用途和應(yīng)用。
[0033]在一個實(shí)施例中，微接觸壓印部件具有帶多個孔的導(dǎo)板。柱狀件滑入每個孔內(nèi)，柱狀件在一端具有比孔大且防止柱狀件完全滑過孔的凸緣。彈性元件配合在導(dǎo)板上并覆蓋柱狀件，以便柱狀件被保持在孔內(nèi)。
[0034]在使用時，微接觸壓印部件可在微量滴定板上方被對準(zhǔn)或配合在微量滴定板內(nèi)，以便每個柱狀件配合在微量滴定板的對應(yīng)的井部件內(nèi)。施加到導(dǎo)板的且朝向微量滴定板的底表面向下指向的力使在柱狀件的對應(yīng)端的彈性墊與微量滴定板的對應(yīng)的井部件的底表面形成接觸。當(dāng)每個柱狀件接觸微量滴定井部件的底表面時，施加為抵靠微量滴定井部件的力借助放置在孔上方的彈性元件的彈性特征部件被部分地調(diào)節(jié)。在一個實(shí)施例中，彈性元件是一層開孔聚氨酯泡沫。該泡沫墊的彈性特性可與開孔泡沫墊的壓入載荷偏移(ILD)特性相關(guān)。因此，柱狀件壓靠微量滴定井部件的底表面所使用的力通過將柱狀件保持在導(dǎo)板的孔內(nèi)的泡沫墊彈性元件的ILD來調(diào)節(jié)。
[0035]圖1示出了微接觸壓印部件10的一個實(shí)施例。具體地，圖1示出了具有多個柱狀件12的微接觸壓印部件10，每個柱狀件具有定位在柱狀件12的遠(yuǎn)端上的對應(yīng)彈性墊18。每個柱狀件配合在導(dǎo)板14內(nèi)的孔(未示出)中。彈性元件20在導(dǎo)板上方，在圖1中彈性元件示出為以下材料的墊，例如開孔泡沫材料、乳膠材料或一些其他彈性材料。
[0036]所示的柱狀件12典型地是剛性材料制成的并且典型地由丙烯酸制成，但是可以使用任何合適的材料。在圖1所示的實(shí)施例中，有多個柱狀件12，每個柱狀件12配合穿過導(dǎo)板14中的孔并且從導(dǎo)板14向下延伸。圖2示出了不同角度的圖1的微接觸壓印部件10。具體地，圖2A示出朝上指向的柱狀件12并且提供了微接觸壓印部件10的底部朝上的視圖。圖2A示出了柱狀件12通過座的方式設(shè)置在導(dǎo)板14內(nèi)并以成排和成列的矩陣形式對齊。在圖2A中示出的排和列被選擇成與對應(yīng)的微量滴定板的井部件對準(zhǔn)，以便每個柱狀件12將配合在微量滴定板的對應(yīng)的一個井部件內(nèi)。支腿式柱狀件12是如圖2中所示的圓柱形的，并且柱狀件12的幾何形狀和寬度被選擇成柱狀件12配合在微量滴定板的對應(yīng)的井部件內(nèi)，雖然優(yōu)選地是緊貼地配合在微量滴定板的對應(yīng)的井部件內(nèi)。如在圖2A中進(jìn)一步示出的，每個彈性墊18位于各柱狀件12的遠(yuǎn)端部的中央。每個彈性墊18是圓形形狀并具有約2-3毫米的厚度。彈性墊18具有比支腿式柱狀件12的直徑小的直徑。彈性墊18的特定的直徑將根據(jù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)被選擇，因?yàn)閺椥詨|18的直徑將涉及在每個微量滴定井部件的底部上形成的細(xì)胞島的數(shù)量。另外，彈性墊18的較小的直徑在一些實(shí)施例中允許圍繞細(xì)胞島的周邊形成環(huán)，其中該環(huán)可提供與細(xì)胞的間隔，并且微量滴定板的側(cè)壁可選擇性地包括周邊環(huán)，該周邊環(huán)能承載其他材料，例如成纖維細(xì)胞、生長培養(yǎng)基或在細(xì)胞島內(nèi)的細(xì)胞可吸收的一些其他材料。圖2A還示出導(dǎo)板14包括多個蝕刻氣體排通道22和蝕刻氣體列通道24。在該特定的實(shí)施例中，微接觸壓印部件用作遮蓋部件，該遮蓋部件使合成橡膠的彈性墊18抵靠微量滴定板的表面，其目的在于覆蓋蝕刻過程期間在微量滴定板上的材料并由此保護(hù)材料免受蝕刻性物質(zhì)，通常是蝕刻氣體。蝕刻氣體可至少部分地經(jīng)過通道22和24被引入。這些通道允許氣體流過導(dǎo)板14的表面并向下進(jìn)入微量滴定板，從而蝕刻微量滴定板的沒有被彈性墊18遮蓋的底表面。圖2A中所示的壓印部件10具有二十四個柱狀件，因此設(shè)計(jì)成與二十四個井部件式微量滴定板一起使用。但是，在一些實(shí)施例中，壓印部件可具有多個柱狀件，以用于96個井部件、384個井部件、612個井部件或任何其他尺寸的微量滴定板。另外，在其他實(shí)施例中，柱狀件可具有替代性的其他幾何形狀以匹配替代性的井筒的形狀，或與不具有井部件的載玻片或玻片或苯乙烯(styreve)板一起使用。
[0037]彈性墊18典型地是合成橡膠，通常是PDMS。在一個實(shí)施例中，PDMS彈性墊借助鑄造過程制成，該鑄造過程制成蝕刻過程期間用作遮蓋部件的PDMS墊18。在一個特定實(shí)施例中，PDMS彈性墊18由PDMS-sylgardl84有機(jī)硅彈性體套件制成。合成橡膠被注入模具并借助真空在模具內(nèi)脫氣，然后允許PDMS被固化就位。在固化之后，PDMS微圖案片材能從模具取出并且能沖出各個扣狀件。替代性地，各扣狀件能單獨(dú)地鑄造和/或被取出。壓印部件然后可應(yīng)用到柱狀件12的遠(yuǎn)端，并且模具被清潔以移除所有未固化的PDMS和留下的材料，以便模具可再次用于形成新的彈性墊18。
[0038]現(xiàn)在描述用于形成墊18的一個特定過程。在該過程中，墊18作為合成橡膠的圓片被形成為具有約12_的直徑并可具有約48的A級肖氏硬度，但是可使用任何合適的硬度，并且實(shí)際選擇的硬度至少部分地取決于應(yīng)用，例如墊是否用作遮蓋部件或印刷壓印部件。間隔開的突部的圖案形成在墊18上。在一個特定實(shí)施例中，每個突部寬度是約500微米、高度為約100微米，突部之間的間距是約1200微米。一個這種墊18在圖2B中示出，圖2B示出了在圖2A中所示的柱狀件12的端部上的一個墊18的細(xì)節(jié)放大視圖。具體地，圖2B示出了墊18的表面具有突部26的圖案，每個突部26直徑(D)為約500微米、各突部26之間的間距(P)是約1200微米。這些間距和尺寸只用于舉例和說明的目的，并且絕不認(rèn)為是限制。在使用時，突部26接觸微量滴定板井部件的底表面并遮蓋膠原層、或其他生物或化學(xué)物質(zhì)、或允許細(xì)胞附著到已經(jīng)被施加到井部件的底板的表面的其他處置物。下面提供了使用具有光刻蝕刻特征部件的硅片主模來形成墊的一個示例性過程。
[0039]利用硅片主模的用于井部件的壓印部件的PDMS鑄件的示例性過程
[0040]材料:PDMS-SyIgard184有機(jī)硅彈性體套件；凈重:0.5kg ；Teflon96和24個井部件模具，招箔，塑料波紋件(corregate),6x6〃玻璃板，鉆有孔的6x6〃Macor陶瓷，厚度為1/16〃的6x6〃娃橡膠,70%乙醇的甲苯。
[0041]方法；在借助聲處理的較早的鑄件是在B1500A-MTH VffR超聲波儀中經(jīng)過多次循環(huán)(每次循環(huán)是20分鐘)的I英寸的甲苯之后，所有的模具部件被仔細(xì)地清潔。在清潔了所有的模具部件、所包含的螺紋件之后，任何殘留的PDMS都被刮走或刷掉。壓縮的氮用于將任何殘留的PDMS顆粒吹出模具中的螺紋孔。所有的PDMS被去除。借助發(fā)聲和清潔甲苯進(jìn)行最終清洗，然后擦干完成清潔。然后所有部件被干燥，以用于在Yamoto ADP-31真空機(jī)或在部分真空條件下在100°C干燥幾小時，以去除蒸汽。
[0042]硅片主模被安裝到能接收和固化流體PDMS的模具組件內(nèi)。模具被放置在水平表面上并檢查水平精確度。玻璃板和陶瓷板被安裝和夾緊，以形成PDMS可注入其中的模具。PDMS聚合物與提供的引發(fā)劑以10:1的比例混合。混合物進(jìn)行5分鐘的離心，以去除在混合期間引入的空氣。PDMS然后被注入模具在反復(fù)的循環(huán)中被真空脫氣。循環(huán)被重復(fù)直到視覺檢查發(fā)現(xiàn)被捕獲在硅主膜的特征部件中的所有空氣/氣體被去除。在脫氣之后，允許鑄件在室溫下放置過夜。在過夜的固化之后，鑄件被輸送到60°C的爐經(jīng)過幾個小時，以進(jìn)行另外的固化。然后使模具冷卻到室溫，然后此刻形成并固化的PDMS壓印部件小心地從模具取出。
[0043]在一個實(shí)施例中，模具由IOOmm直徑的娃片制備。該片設(shè)有覆蓋片的大部分表面的密集排列的蝕刻的、圓形井。在一個實(shí)例中，片的厚度是約0.4-0.6_。圓形井的直徑為約500微米(其中采取六邊形的密集的圖案的形式的圓心之間均勻間隔1200微米)，并且被蝕刻到100微米深。在一個實(shí)施例中，在絕緣片上的硅用來獲得片內(nèi)的1.0微米的深度公差。在片的底部埋設(shè)的氧化層提供硅蝕刻過程的硬的止擋。埋設(shè)的氧化層能被去除以留下光滑的娃表面。
[0044]根據(jù)圖1和2A，人們能看到PDMS壓印部件能從模具取出并附連到柱狀件12的遠(yuǎn)端。在所示的實(shí)施例中，PDMS壓印部件是高度為約0.3cm、直徑為約Icm的的圓柱體扣狀件。如圖2B中所示，PDMS壓印部件的暴露表面包括多個間隔開的突部，該突部將接觸基片并將PDMS的其余部分與基片表面分開。
[0045]返回到圖1，示出了不同側(cè)視角度的彈性元件20。所示的彈性元件20是定位在浮動的柱狀件12上方的泡沫墊。在一個實(shí)施例中，墊是由McMaster-Carr部件號86235K172制成的背側(cè)有粘接劑的、超彈性的1.5英寸厚的墊。在所示的實(shí)施例中，彈性元件20覆蓋引導(dǎo)塊14的整個上表面。彈性元件20將柱狀件12保持在引導(dǎo)塊14內(nèi)，以便柱狀件不能從引導(dǎo)塊掉落，并實(shí)際上限制軸向移動超過幾分之一厘米。如參考圖7將描述的，彈性元件的負(fù)載偏移和通道彈性允許每個柱狀件12軸向移動且在孔中有一定程度的“浮動”。這使PDMS突部更可靠地糾正與微量滴定井部件的底表面接觸。
[0046]替代性的實(shí)施例可包括彈性泡沫柱塞件，該柱塞件配合在孔內(nèi)并位于柱狀件上方并且在固定板下方。在該替代實(shí)施例中，彈性柱塞件設(shè)置在裝專家12和覆蓋導(dǎo)板的板之間。這使柱狀件12推靠彈性泡沫柱塞件，因而施加朝向壓印部件下方的任何基片的表面向下驅(qū)動柱狀件12的力。在該實(shí)施例中，由泡沫柱塞件施加的彈性力被選擇成小于墊18壓靠基底表面時使墊18變形所需的力，因而，雖然不受理論的束縛，但減小了基片表面上形成的圖案的扭曲。
[0047]圖3A和3B不出作為分尚兀件的導(dǎo)板14和柱狀件12。圖3A不出導(dǎo)板14為具有多個均勻間隔開的孔28的矩形塑料板。在所示實(shí)施例中，導(dǎo)板14具有24個孔28，每個孔與相應(yīng)的二十四個井部件式微量滴定板的井部件對準(zhǔn)。所示的導(dǎo)板14具有的厚度被選擇成當(dāng)柱狀件12在導(dǎo)板14內(nèi)軸向移動時減小柱狀件12的橫向運(yùn)動或移動。同樣，柱狀件12沿軸向路徑由導(dǎo)板14引導(dǎo)，該軸向路徑垂直于微量滴定板的底壁。柱狀件12在其遠(yuǎn)端承載墊18，墊18的暴露表面大體平行于微量滴定井部件的底表面。因此，導(dǎo)板14引導(dǎo)柱狀件12軸向向上和向下并使墊18的暴露表面與微量滴定板的底表面(或用微接觸壓印部件來處理的任何基底表面)平行地接觸。如進(jìn)一步在圖3A中示出的，通道22和24成排和成列地延伸經(jīng)過導(dǎo)板14的底側(cè)。圖3A中所示的每個孔28具有多個通道邊緣30。每個通道邊緣30允許氣體行進(jìn)經(jīng)過通道22或24，以行進(jìn)進(jìn)入孔內(nèi)并最終向下進(jìn)入微量滴定板的井部件內(nèi)。在圖3A所示的實(shí)施例中，每個孔28具有四個通道邊緣30，以便通道邊緣提供與不同的孔之間的流體連通，從而在微量滴定板下面流動的氣體能行進(jìn)進(jìn)入每個孔28內(nèi)并進(jìn)入微量滴定板的每個井部件內(nèi)。
[0048]圖3B示出了單個柱狀件12。柱狀件12是圓柱體，該圓柱體具有凸緣32，該凸緣具有相對于柱狀件12的主體較大的直徑。在一個實(shí)施例中，柱狀件12由丙烯酸制成并且形狀是圓柱形的，但是，柱狀件的尺寸、形狀和所使用的材料取決于將來的應(yīng)用，本領(lǐng)域技術(shù)人員能改變柱狀件的尺寸和形狀，以適合應(yīng)用。
[0049]圖4A和4B提供導(dǎo)板14的不同角度的示意圖。圖4A提供了導(dǎo)板14的鳥瞰圖并示出了 24個孔，這些孔在導(dǎo)板14的表面上被選擇性地并均勻地間隔開。在圖4A中所示的實(shí)施例中，導(dǎo)板約13厘米長、9厘米寬。每個孔的直徑是約1.5厘米。圖4B提供了導(dǎo)板14的剖視側(cè)視圖。圖4B示出了延伸穿過導(dǎo)板14的孔28具有相比于下部38直徑較大的第一部分34，上部34提供擱擋件40，擱擋件40將抵靠在柱狀件14上的對應(yīng)擱擋件。圖4B還示出了通道邊緣30，通道邊緣30提供從導(dǎo)板14的外部進(jìn)入導(dǎo)板14的內(nèi)部和進(jìn)入分離的孔28的流體連通。
[0050]圖5示意性地示出柱狀件12的剖視側(cè)視圖。特別地，圖5示出了柱狀件12，該柱狀件12包括相比于柱狀件主體42直徑較大的柱狀件凸緣32。圖5中的柱狀件長度為約
1.18厘米，柱狀件主體42的直徑為約0.6厘米，較大的柱狀件凸緣32的直徑為0.65厘米。柱狀件凸緣32的底邊緣抵靠圖4B中示出的丙烯酸導(dǎo)板14中的擱擋件40，因而防止柱狀件12穿過圖示的導(dǎo)板14中的孔28。
[0051]在圖示的實(shí)施例中柱狀件主體42滑入孔28并在其中配合成在柱狀件42和孔28的側(cè)壁38之間存在“氣隙”。該氣隙的尺寸可根據(jù)應(yīng)用改變，但通常氣隙足夠大以允許蝕刻氣體穿過通道22和24，從而經(jīng)過通道邊緣，并穿過氣隙到達(dá)微量滴定板的底壁。氣隙的尺寸是約1.5_，并可能低于0.5_，這取決于應(yīng)用。人員可致動真空機(jī)，以抽取圍繞柱狀件的任何空氣，然后施加02，O2將吸入在正接觸基底表面的柱狀件之間的空隙，O2將通過等離子體被電離，以產(chǎn)生用于進(jìn)行蝕刻過程的離子。如上面參考圖2A討論的，在柱狀件12的遠(yuǎn)端上的彈性墊18具有的直徑小于柱狀件主體42的直徑和微量滴定井部件(未示出)的直徑。這提供了能接收氣體的圍繞彈性墊的周邊環(huán)。在一種實(shí)踐中，氣體是蝕刻氣體，該蝕刻氣體用于在玻璃的或聚苯乙烯的基片表面上放置的材料。
[0052]在替代性實(shí)施例中，氣體可以是承載沉積材料的載氣，以用于使材料沉積到基片上，或者氣體可以承載成長促進(jìn)劑或營養(yǎng)源或就是成長促進(jìn)劑或營養(yǎng)源?？墒褂闷渌愋偷妮d氣，也可使用其他流體，例如執(zhí)行蝕刻過程的流體化學(xué)品，而無需等離子場，因?yàn)樗M(jìn)行的蝕刻是借助與電離氣體相反的流體蝕刻劑驅(qū)動的化學(xué)過程。
[0053]轉(zhuǎn)到圖6，上述的微接觸壓印部件示出為配合在微量滴定板內(nèi)，以形成所示的微接觸印刷組件50。具體地，圖6示出了泡沫墊52、導(dǎo)板54、微量滴定板60和柱狀件62。墊52、板54和柱狀件62是微接觸壓印部件56的一部分，該壓印部件可移除和可替換地定位在微量滴定板60內(nèi)。組件50設(shè)置在兩個夾板70、72之間。夾板70和72通常是平面的透明的丙烯酸板，夾板完全覆蓋組件50的頂部和底部。板70和72是矩形的并且在每個角部具有用于壓緊螺栓的槽。圖6示出了一個這種壓緊螺栓82的側(cè)視圖，其中出于簡化的目的沒示出其他螺栓。
[0054]壓緊螺栓82穿過在兩個板70和72中的槽(未示出)，并具有在頂板70上的止推墊圈78和在底板72下面的螺母80。所示的螺栓87具有翼形頭，該翼形頭允許螺栓82容易被手指擰緊，因此壓緊在兩個板70和72之間的組件50并產(chǎn)生使柱狀件12和彈性墊18壓靠微量滴定板60的對應(yīng)的井部件的底表面的力?？墒褂闷渌麏A緊或壓緊裝置，以將壓印部件52驅(qū)動進(jìn)入微量滴定板60，在圖6中所示的夾板70和72只是說明可使用的系統(tǒng)和裝置的類型。
[0055]圖7示出了壓靠微量滴定板60的底部基片壁96的一個柱狀件62的剖視圖。具體地，圖7示出了在微量滴定板60的井部件100內(nèi)的柱狀件62。柱狀件62在導(dǎo)板54的孔28內(nèi)浮動，以便在柱狀件62壓靠基片底壁96時柱狀件62能朝向夾板70向上移動。如在圖7中進(jìn)一步示出的，彈性墊90包括多個扁平墊92，該墊92形成墊90上的圖案并類似地接觸底壁96，從而覆蓋在基片底壁96上的類似圖案。如所示的，柱狀件62可向上移動穿過孔28，以便柱狀件62的頂部壓靠并壓縮彈性墊52。借助墊52的放大的壓縮98，其在圖7中被示出。在典型的實(shí)踐中，墊52壓縮的量基本小于人眼能觀察到的程度。墊92與底壁96形成選擇性地接觸。在典型的實(shí)施例中，每個井部件100的底表面96處于彼此的千分之一至千分之二英寸。
[0056]類似地，每個柱狀件62與彈性墊90和底墊92的公差也是約千分之一英寸。因此，從導(dǎo)板54到板60的井部件的不同的底表面92的距離可變化約千分之一至千分之三英寸，結(jié)果相應(yīng)的柱狀件62可將墊52壓縮類似的量。
[0057]圖8A和8B分別示出了形成得不好的細(xì)胞島和適當(dāng)?shù)匦纬傻募?xì)胞島。在圖8A中，細(xì)胞島被蝕刻環(huán)和清潔的基片圍繞，該清潔的基底也被細(xì)胞材料區(qū)域圍繞。相反，圖8B示出了被蝕刻的清潔表面區(qū)域圍繞的細(xì)胞島。在圖8A中，在細(xì)胞島之間存在的細(xì)胞材料區(qū)域表示彈性墊90接觸基片表面或以其他方式保護(hù)表面免受蝕刻氣體作用。在任一情況下，結(jié)果都是蝕刻氣體不能清除來自在細(xì)胞島之間的細(xì)胞材料。雖然沒有被理論束縛，但應(yīng)該理解在圖8A中示出的蝕刻的失敗是由于柱狀件62被壓入井部件100導(dǎo)致墊92和90的過度壓縮了遠(yuǎn)超千分之一至千分之三英寸之間的距離所引起的。該過分延伸壓縮了彈性墊，使彈性墊變形并導(dǎo)致在蝕刻過程期間變形的彈性墊接觸和覆蓋基片。由于使墊92適當(dāng)接觸抵靠表面96所需的精確度是處于千分之幾英寸的范圍內(nèi)，被彈性元件54保持就位的浮動的柱狀件62提供了彈力或負(fù)載偏移特性，該彈力或負(fù)載偏移特性在偏移負(fù)載力超過墊90和92的變形力特性之前允許柱狀件62被驅(qū)動進(jìn)入墊54的距離是千分之幾英寸。即，彈性墊54的負(fù)載偏移力被選擇成小于使彈性墊90和92變形到足以使變形的墊90和92不適當(dāng)?shù)亟佑|(或太少或太多)基片表面96所需的力。
[0058]僅僅利用例行試驗(yàn)本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該意識到或能確定這里描述的實(shí)施例和實(shí)踐的很多等同物。
[0059]因此，應(yīng)該理解本發(fā)明不限于這里公開的實(shí)施例，而是根據(jù)下面的權(quán)利要求來理解，權(quán)利要求被理解為法律所允許的那么寬泛。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在基片的表面上形成細(xì)胞圖案的裝置，所述裝置包括: 導(dǎo)板，其具有上表面、下表面和從導(dǎo)板中延伸穿過并設(shè)置成與基片的表面上的位置對準(zhǔn)的多個孔， 多個柱狀件，其配合在相應(yīng)的孔內(nèi)， 多個墊，其由彈性材料形成并具有用于抵靠基片的表面的抬起突部的圖案，所述多個墊中的每個墊都固定到對應(yīng)的柱狀件的遠(yuǎn)端表面，和可彈性變形的連接件，其將柱狀件連接到導(dǎo)板內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其還包括 夾板，所述夾板布置在導(dǎo)板的上表面上方，以用于在導(dǎo)板的上表面上施加機(jī)械負(fù)載。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其還包括 夾緊件，以用于借助被選擇成使墊相對于基片的表面密封的力來迫使夾板抵靠導(dǎo)板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述可彈性變形的連接件包括由可彈性變形的材料構(gòu)成的部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述可彈性變形的連接件包括附連到導(dǎo)板的上表面的泡沫墊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中泡沫墊的第一個千分之五英尺的ILD小于使柱狀件的遠(yuǎn)端上的墊的圖案變形 所需的力。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中墊包括用于抵靠在基片表面上的生物材料的彈性遮蓋部件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中墊包括用于將生物材料輸送到基片的表面的印刷墊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中導(dǎo)板包括與孔流體連通的氣體通道，以用于將等離子氣體輸送到孔內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中導(dǎo)板的孔設(shè)置成將多個柱狀件布置成與多井部件式微量滴定板的井部件對準(zhǔn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中柱狀件包括剛性丙烯酸柱狀件，并且墊包括PDMS。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中柱狀件具有用于防止柱狀件穿過孔的保持元件。
13.一種用于制造將細(xì)胞圖案形成到表面上的類型的圖案化遮蓋部件的制造方法， 提供遮蓋部件，所述遮蓋部件具有期望的圖案且由對于機(jī)械力具有一定彈性的材料制成， 將遮蓋部件在一突出的柱狀件的一端附連到所述突出的柱狀件， 將柱狀件插入導(dǎo)板內(nèi)，以便柱狀件可移動地布置在導(dǎo)板內(nèi)，從而允許柱狀件線性移動，和 提供可壓縮層，所述可壓縮層在導(dǎo)板上方并與突出的柱狀件形成接觸，以便突出的柱狀件被所述可壓縮層保持在導(dǎo)板內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造方法，其還包括選擇可壓縮層，所述可壓縮層具有的ILD被選擇成在小于使遮蓋部件變形所需的力的作用下彈性屈服。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造方法，其還包括形成與孔流體連通的多個氣體通道，以用于將等離子氣體輸送到孔內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造方法，其還包括將柱狀件形成為剛性的圓柱形元件，所述圓柱形元件的直徑被選擇成配合在微量滴定的井部件內(nèi)。
17.一種用于將細(xì)胞圖案形成在微量滴定板的井部件內(nèi)的方法， 提供微接觸壓印部件，所述微接觸壓印部件具有: 導(dǎo)板，該導(dǎo)板具有上表面、下表面和從導(dǎo)板中延伸穿過并設(shè)置成與微量滴定板的井部件對準(zhǔn)的多個孔， 多個柱狀件，其配合在相應(yīng)的孔內(nèi)，并在遠(yuǎn)端上具有彈性墊，所述彈性墊具有用于形成細(xì)胞圖案的抬起突部，和 可彈性變形的連接件，其將柱狀件連接到導(dǎo)板內(nèi)， 將微接觸壓印部件配合在微量滴定井部件內(nèi)，和 施加夾緊力，以將微接觸壓印部件驅(qū)動成抵靠微量滴定板，從而使所述彈性墊壓靠微量滴定板的井部件的底表面。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其還包括 將細(xì)胞施加到彈性墊，和使彈性墊壓靠井部件的底表面，以將細(xì)胞印刷在井部件的表面上。
19.根據(jù)權(quán)利要求 17所述的方法，其還包括 將細(xì)胞附著材料施加到微量滴定井部件的底表面。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其還包括 在導(dǎo)板中形成與孔流體連通的氣體通道，和 將等離子氣體輸送經(jīng)過氣體通道并進(jìn)入孔內(nèi)，以蝕刻來自微量滴定井部件的表面的細(xì)胞附著材料。
【文檔編號】G03F7/00GK103460130SQ201280010928
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月21日
【發(fā)明者】J·K·麥吉漢 申請人:赫普雷根公司