利用细胞尺度微通道器件进行神经元微培养工程

目的：本研究旨在探究微通道几何形状对神经元培养的影响，并在细胞尺度的封闭微通道内长期（数周以上）维持这些培养物。方法：将 E-18 大鼠的原代海马神经元培养在不同尺寸的封闭聚二甲基硅氧烷（PDMS）微通道内。通过研究神经成熟度和培养基渗透压的变化，分别探究了通道几何形状对神经微环境空间和时间变化的影响。通过 PDMS 器件预处理、控制培养基蒸发（使用疏水乙烯丙烯膜）以及有效的培养维持方案，实现了培养物的长期维持。此外，将这些器件与平面微电极阵列（MEA）集成，以记录自发电活动。结果：观察到通道几何形状对神经元成熟度有直接影响，较小通道内的细胞成熟更快。微环境的时间变化是由快速培养基蒸发导致渗透压在 2-3 天内增加数倍引起的。采用我们的培养方法，神经元在无血清培养基条件下，可在高度和宽度小至 50 微米的封闭通道中维持超过 1 个月，并利用 MEA 测量了长达 5 周的时间依赖性自发电活动。结论：理解培养尺度对细胞微环境的影响以及此类长期培养维持技术，将有助于研究神经组织发育、治疗性药物筛选以及网络层面的神经元分析。