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CN105073587B - 弯月面降低构件 - Google Patents

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CN105073587B
CN105073587B CN201480013289.9A CN201480013289A CN105073587B CN 105073587 B CN105073587 B CN 105073587B CN 201480013289 A CN201480013289 A CN 201480013289A CN 105073587 B CN105073587 B CN 105073587B
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Abstract

本发明涉及用于在容纳液体的容器中的弯月面降低构件，其可以包括物理表面特征，所述物理表面特征覆盖了所述容器的内表面的至少一部分。物理表面特征可以具有第一内表面和第二内表面，二者大致相互平行；并且包括至少一个第三表面，该第三表面在第一表面和第二表面之间延伸。第一内表面、第二内表面和第三表面的构造可物理性地改变液体和物理表面特征之间的后退接触角。可以将涂覆材料涂覆到物理表面特征的多个表面中的至少一个表面上以化学性地改变液体与经涂覆的表面之间的后退接触角，借此，在液体与弯月面降低构件之间形成的后退接触角在约75度至110度之间。

Description

弯月面降低构件
相关申请的交互参引
本申请要求基于在2013年1月10日提交的共同未决的(co-pending)美国临时专利申请61/751,012的优先权的35 USC 120的权益，所述美国临时专利申请的全部内容通过援引加入的方式纳入本文中。
技术领域
本文中描述的实施方案涉及用于容纳液体的容器，尤其涉及孔板(well-plate)，特别涉及构造成当将含水液体置于孔中时弯月面曲率幅度(magnitude)减小的孔板。
背景技术
US 2010/0067105(Egeler等人)公开了一种用于在容纳液体的容器中的弯月面降低构件，所述弯月面降低构件包括覆盖所述容器的内表面的至少一部分的表面特征。所述表面特征包括至少两个用于接触液体的表面，二者相互配合以通过物理性地改变液体和所述表面特征之间的接触角来减小在所述液体和所述表面特征之间的界面处形成的弯月面的宽度。
US 2010/0047845(Woodside等人)公开了改进在细胞培养容器中进行的测定法的方法。在一方面，该申请涉及减小弯月面曲率的方法，所述方法包括将涂覆材料涂覆于所述容器的内壁，其中所述涂覆材料使得水溶液和培养基产生大约90度的后退接触角。另一方面，该申请涉及标记第一溶液中的细胞的方法，其中通过产生含有至少一种细胞标记剂的第二溶液的小滴并使所述第二溶液的小滴与所述第一溶液的表面相接触而标记第一溶液中的细胞。
发明内容
本发明内容意欲向读者介绍接下来的更详细的说明而不是限制或限定任何要求保护的或迄今仍未要求保护的发明。一个以上发明可以在于本文件任何部分(包括其权利要求和附图)中公开的元件或方法步骤的任何结合或子结合(subcombination)。
描述了对细胞培养容器的内壁表面进行物理表面改性以影响使得弯月面幅度减小并在成像期间产生的光干扰减弱。细胞培养容器可以是任何容器，包括但不限于，细胞培养皿或多孔板。
根据本文中描述的教导的一个宽的方面，在用于容纳液体的容器中使用的弯月面降低构件可以包括物理表面特征，所述物理表面特征覆盖了所述容器的内表面的至少一部分以接合所述容器中液体的自由表面。所述物理表面特征可以包括第一内表面和第二内表面，二者大致相互平行并彼此间隔开；并且包括至少一个第三表面，该第三表面在第一表面和第二表面之间延伸。第三表面可以与第一表面和第二表面成一个角度并与二者相交。第一表面、第二表面和第三表面的构造可物理性地改变液体和物理表面特征之间的后退接触角。
可以将涂覆材料涂覆到物理表面特征的第一内表面、第二内表面和第三表面中的至少一个表面上。所述涂覆材料的构造可化学性地改变液体与涂覆了所述涂覆材料的物理表面特征的第一内表面、第二内表面和第三表面中的至少一个表面之间的后退接触角，借此，在液体与弯月面降低构件的第一内表面之间形成的后退接触角可以在约75度至110度之间。
在液体与弯月面降低构件的第一内表面之间形成的后退接触角在约85度至95度之间，任选地，可以为约90度。
在液体与弯月面降低构件的第一内表面之间形成的后退接触角可以比在无所述涂覆材料存在的情况下所述液体与物理表面特征之间形成的后退接触角更接近90度。
在液体与弯月面降低构件的第一内表面之间形成的后退接触角可以比在无所述物理表面特征存在的情况下所述液体与涂覆了所述涂覆材料的容器的内表面的一部分之间形成的后退接触角更接近90度。
所述涂覆材料可以是疏水的或超疏水的。
在液体与弯月面降低构件的第一内表面之间形成的后退接触角可以比在所述液体与弯月面降低构件之间形成的固有接触角更接近90度。
当液体容纳于容器中时，第一内表面可以位于第二内表面上方，并且通过第二内表面与第三表面的相交可以限定阶跃边缘(step edge)。
第一内表面可以至少部分地用所述涂覆材料涂覆，而第二内表面基本上不涂覆所述涂覆材料。
第二内表面可以横向地向内部偏离第一内表面。
第三表面可以大致垂直于第一内表面和第二内表面。
第三表面可以以斜角与第一内表面和第二内表面斜交成角。
第三表面可以基本上是平面的。
所述涂覆材料可以是基于硅氧烷的。
在液体与弯月面降低构件的第一内表面之间形成的固有接触角可以比在所述液体与容器的内表面的一部分之间形成的未改变的固有接触角更远离90度。
在液体与弯月面降低构件的第一内表面之间的后退接触角可以比在所述液体与容器的内表面的一部分之间测量到的未改变的后退接触角更接近90度。
所述涂覆材料可以包括经交联溶液交联的至少63重量％的甲基全氟丁基乙基硅氧烷、甲基氢硅氧烷、二甲基硅氧烷和甲基乙烯基硅氧烷，所述交联溶液包括至少60重量％的三甲基甲硅烷氧基封端的甲基(全氟丁基乙基)硅氧烷和三甲基甲硅烷氧基封端的甲基氢硅氧烷。
所述涂覆材料可以包含基于硅氧烷的涂料和基于纳米颗粒的涂料中的至少一种。
所述涂覆材料可以包含Dehesive和FluoroPel中的至少一种。
根据本文中描述的教导的另一个宽的方面(该宽的方面可以与本文中教导的任何其它方面结合使用)，容器可以包括封闭的底壁和从所述底壁延伸到敞口的顶部部分的侧壁，二者用于在容器中保留一容积(a volume)的液体。侧壁可以包括内表面。物理表面特征可以覆盖内表面的至少一部分以接合所述容器中液体的自由表面。所述物理表面特征可以包括第一内表面和第二内表面，二者大致相互平行并彼此间隔开；并且包括至少一个第三表面，该第三表面在第一表面和第二表面之间延伸。第三表面可以与第一内表面和第二内表面相交。第一内表面、第二内表面和第三表面的构造可物理性地改变液体和弯月面降低构件之间的后退接触角。可以将涂覆材料涂覆到物理表面特征的第一内表面、第二内表面和第三表面中的至少一个表面上。所述涂覆材料的构造可化学性地改变液体与涂覆了所述涂覆材料的物理表面特征的第一内表面、第二内表面和第三表面中的至少一个表面之间的后退接触角，借此，在所述液体与弯月面降低构件的第一内表面之间形成的后退接触角可以在约75度至110度之间。
所述物理表面特征可以与容器的侧壁成为一体。
所述物理表面特征可以设置在被构造成安装于容器中的单独的嵌入构件之上。
所述物理表面特征可以围绕容器的内周连续地延伸。
所述表面特征可以仅围绕容器的内周的一部分延伸。
在液体与弯月面降低构件的第一内表面之间形成的后退接触角在约85度至95度之间，任选地，可以为约90度。
在液体与弯月面降低构件的第一内表面之间形成的后退接触角可以比在无所述涂覆材料存在的情况下所述液体与物理表面特征之间形成的后退接触角更接近90度。
在液体与弯月面降低构件的第一内表面之间形成的后退接触角可以比在无所述物理表面特征存在的情况下所述液体与涂覆了所述涂覆材料的容器的内表面的一部分之间形成的后退接触角更接近90度。
所述涂覆材料可以是疏水的或超疏水的。
在液体与弯月面降低构件的第一内表面之间形成的后退接触角可以比在液体与弯月面降低构件之间形成的固有接触角更接近90度。
当液体容纳于容器中时，第一内表面可以位于第二内表面上方，并且通过第二内表面与第三表面的相交可以限定阶跃边缘。
第一内表面可以至少部分地用涂覆材料涂覆，而第二内表面基本上不涂覆所述涂覆材料。
第二内表面可以横向地向内部偏离第一内表面。
第三表面可以大致垂直于第一内表面和第二内表面。
第三表面可以以斜角与第一内表面和第二内表面斜交成角。
第三表面可以基本上是平面的。
所述涂覆材料可以是基于硅氧烷的。
在液体与弯月面降低构件的第一内表面之间形成的固有接触角可以比在所述液体与容器的内表面的一部分之间形成的未改变的固有接触角更远离90度。
在液体与弯月面降低构件的第一内表面之间的后退接触角可以比在所述液体与容器的内表面的一部分之间测量到的未改变的后退接触角更接近90度。
所述涂覆材料可以包括经交联溶液交联的至少63重量％的甲基全氟丁基乙基硅氧烷、甲基氢硅氧烷、二甲基硅氧烷和甲基乙烯基硅氧烷，所述交联溶液包括至少60重量％的三甲基甲硅烷氧基封端的甲基(全氟丁基乙基)硅氧烷和三甲基甲硅烷氧基封端的甲基氢硅氧烷。
所述涂覆材料可以包含基于硅氧烷的涂料和基于纳米颗粒的涂料中的至少一种。
所述涂覆材料可以包含Dehesive和FluoroPel中的至少一种。
根据本文中描述的教导的另一个宽的方面(该宽的方面可以与本文中教导的任何其它方面结合使用)，一种提供在用于容纳液体的容器中使用的弯月面降低构件的方法可以包括以下步骤：
a)提供物理表面特征，所述物理表面特征具有第一内表面和第二内表面，二者大致相互平行并彼此间隔开；并且具有至少一个第三表面，该第三表面在第一表面和第二表面之间延伸，第三表面与第一内表面和第二内表面相交，所述物理表面特征的构造物理性地改变液体和弯月面降低构件之间的后退接触角；和
b)用表面涂覆材料至少部分地涂覆第一内表面、第二内表面和第三表面中的至少一个表面。所述涂覆材料的构造可化学性地改变液体与弯月面降低构件之间的后退接触角。
所述方法还可以包括在将所述涂覆材料涂覆到所述第一内表面、第二内表面和第三表面中的至少一个表面上的同时围绕旋转轴旋转所述物理表面特征。
旋转轴与垂直轴(vertical axis)的角度可以在约0度到约5度之间。
可以将物理表面特征以约1到约25转每分钟的速率围绕旋转轴旋转。
所述方法还可以包括在将所述涂覆材料涂覆到第一内表面、第二内表面和第三表面中的至少一个表面上之前，先将所述涂覆材料与溶剂混合以降低所述涂覆材料的粘度。
所述方法还可以包括以下步骤：蒸发至少一部分的溶剂以及固化留在第一内表面、第二内表面和第三表面中的至少一个表面上的涂覆材料。
可以将涂覆材料作为涂覆材料的一般连续珠(generally continuous bead)涂覆到第一内表面、第二内表面和第三表面中的至少一个表面上。
所述方法还可以包括以下步骤：在涂覆所述涂覆材料的一般连续珠的同时轴向移动弯月面降低构件，以在第一内表面、第二内表面和第三表面中的至少一个表面上提供涂覆材料的一般螺旋珠(generally helical bead)。
所述涂覆材料可以是疏水的或超疏水的。
所述涂覆材料可以包含基于硅氧烷的涂料、基于纳米颗粒的涂料、Dehesive和FluoroPel中的至少一种。
根据本文中描述的教导的一个宽的方面，在用于容纳液体的容器中使用的弯月面降低构件可以包括物理表面特征，所述物理表面特征覆盖了容器的内表面的至少一部分以接合所述容器中液体的自由表面。所述物理表面特征可以包括第一内表面和第二内表面，二者大致相互平行并彼此间隔开；并且包括至少一个第三表面，该第三表面在第一表面和第二表面之间延伸。第三表面可以与第一表面和第二表面成一个角度并与二者相交。第一表面、第二表面和第三表面的构造可物理性地改变液体和物理表面特征之间的后退接触角。
可以将涂覆材料涂覆到物理表面特征的第一内表面、第二内表面和第三表面中的至少一个表面上。所述涂覆材料的构造可化学性地改变液体与涂覆了所述涂覆材料的物理表面特征的第一内表面、第二内表面和第三表面中的至少一个表面之间的后退接触角，在与弯月面降低构件接触的液体和与第一内表面平行的平面之间形成的界面角可以在约75度至110度之间。
在与弯月面降低构件接触的液体和与第一内表面平行的平面之间形成的界面角可以在约85度至95度之间，任选地，可以为约90度。
在与弯月面降低构件接触的液体和与第一内表面平行的平面之间形成的界面角可以比在无所述涂覆材料存在的情况下在所述液体与物理表面特征之间形成的后退接触角更接近90度。
在与弯月面降低构件接触的液体和与第一内表面平行的平面之间形成的界面角可以比在无所述物理表面特征存在的情况下在所述液体与涂覆了所述涂覆材料的容器的内表面的一部分之间形成的后退接触角更接近90度。
所述涂覆材料可以是疏水的或超疏水的。
在与弯月面降低构件接触的液体和与第一内表面平行的平面之间形成的界面角可以比在所述液体与弯月面降低构件之间形成的固有接触角更接近90度。
当液体容纳于容器中时，第一内表面可以位于第二内表面上方，并且通过第二内表面与第三表面的相交可以限定阶跃边缘。
第一内表面可以至少部分地用所述涂覆材料涂覆，而第二内表面基本上不涂覆所述涂覆材料。
第二内表面可以横向地向内部偏离第一内表面。
第三表面可以大致垂直于第一内表面和第二内表面。
第三表面可以以斜角与第一内表面和第二内表面斜交成角。
第三表面可以基本上是平面的。
涂覆材料可以是基于硅氧烷的。
在液体与弯月面降低构件的第一内表面之间形成的固有接触角可以比在所述液体与容器的内表面的一部分之间形成的未改变的固有接触角更远离90度。
在液体与弯月面降低构件的第一内表面之间的后退接触角可以比在所述液体与容器的内表面的一部分之间测量到的未改变的后退接触角更接近90度。
所述涂覆材料可以包括经交联溶液交联的至少63重量％的甲基全氟丁基乙基硅氧烷、甲基氢硅氧烷、二甲基硅氧烷和甲基乙烯基硅氧烷，所述交联溶液包括至少60重量％的三甲基甲硅烷氧基封端的甲基(全氟丁基乙基)硅氧烷和三甲基甲硅烷氧基封端的甲基氢硅氧烷。
所述涂覆材料可以包含基于硅氧烷的涂料和基于纳米颗粒的涂料中的至少一种。
所述涂覆材料可以包含Dehesive和FluoroPel中的至少一种。
附图说明
图1a为接触角小于90度的容纳有液体的容器的截面图；
图1b为接触角等于90度的容纳有液体的容器的截面图；
图1c为接触角大于90度的容纳有液体的容器的截面图；
图2示出了在表面上的液滴从而定义接触角；
图3为包括了弯月面降低构件的容器的截面图，所述弯月面降低构件具有平坦(flat)阶梯状表面特征；
图4为包括了弯月面降低构件的容器的截面图，所述弯月面降低构件具有倾斜阶梯状表面特征；
图5为用于包括了弯月面降低构件的容器的嵌入物的截面图，所述弯月面降低构件具有平坦阶梯状表面特征；
图6为用于包括了弯月面降低构件的容器的嵌入物的截面图，所述弯月面降低构件具有倾斜阶梯状表面特征；
图7为示出了6孔板中的孔的弯月面覆盖％的图，所述6孔板在涂覆了涂覆材料的孔壁上具有嵌入物。
图8为示出了6孔板中的孔的弯月面覆盖％的图，所述6孔板具有完整的阶梯特征并且在阶梯的上方用涂覆材料涂覆。
具体实施方式
在下文将描述各种装置或方法以提供每项请求保护的发明的实施方案的实例。下文描述的实施方案并未对任何请求保护的发明进行限制并且任何请求保护的发明均可以涵盖与下文描述的那些所不同的方法或装置。所请求保护的发明不限于具有下文描述的任何一种装置或方法的所有特征的装置或方法，或不限于下文描述的多个或所有的装置所共有的特征。在下文中描述的装置或方法可以不是任何所请求保护的发明的实施方案。在本文件中未请求保护的、下文描述的装置或方法中所公开的任何发明可以为另一保护手段(protective instrument)——例如延续专利申请——的主题，并且申请人、发明人或所有人不意欲通过该文件中的公开内容放弃、不请求保护或向公众捐献任何所述发明。
当液体被置于固体表面上时，液体表面呈现出代表有关三相(固相、液相和汽相)的理化性质的特征性形状。在这三相的接触点处由液体和固体表面所限定出的角称为“接触角”(θ)。这个角的幅度是由液-汽(LV)界面、液-固(LS)界面、和固-汽(SV)界面的界面自由能(表面张力，γ)确定的。在液体被置于多孔板的培养皿或孔中的情况中，当液体与固体表面之间的接触角不为90度时，弯月面就形成了。当接触角小于90度时，形成了凹形的弯月面，而当接触角大于90度时，形成了凸形的弯月面。
由于如上所定义的接触角特性，溶液与容纳固体界面的表面能通常被认为是确定弯月面形状和幅度(例如弯月面宽度、高度和/或面积％)的限定特征。不过，除了液体和固体表面的表面能以外，理化特性对于确定平静的含水液体的弯月面形状也具有重要作用。此类特性包括(a)固体表面的三维拓扑学，(b)液相的组成，(c)固体表面的物理和化学异质性，以及(d)液体对固体表面的构型改变的诱导性。这造成了接触角滞后，而接触角取决于上文提及的表面特性的相互作用，所述接触角滞后使得难以基于表面化学从理论上估算弯月面幅度。本发明的发明人知道目前仍没有任何通用的理论来精确模拟复杂系统中的接触角，因此通常凭经验确定不同的液体/固体组合的接触角滞后以及所产生的弯月面。
出于几个原因，弯月面对于在容纳液体的容器、培养皿或孔中存在的物体的光学成像而言可能会造成问题。液体表面的曲率会造成照明光的折射和反射，并在弯月面的区域内形成光干扰。另外，弯月面使得固体表面附近的液体深度有所改变并且可造成物体在培养皿或孔的壁附近不均匀分布。
在数字显微镜的使用中，已经使用了几个方法补偿弯月面效应。可将观察限定在孔的中心部分，或者当在弯月面内成像时，可增强曝光。物理障碍物，例如盖玻片，也已经用于压缩弯月面。然而，所述方法是繁琐的并且可能缩小取样的图像区域从而遗漏了细胞培养物的相关区域而使得这样的方法不能定量。
缓解弯月面形成的一个技术是将涂料涂覆到原本光滑的容器壁上，该涂料在具体被涂覆的壁表面与具体的液体之间的液-固界面处提供所需的表面特性，从而产生约为90度的动态最小接触角。然而，由于液-固界面的这些表面特性取决于液体的理化特性之间的复杂的相互作用以及固体表面的化学和物理异质性，因此，对于具有不同特性的液体会需要不同的壁聚合物或表面涂料。另外，将涂料仅涂覆到容器壁上而不使所述涂料到达容器底部上是困难的。涂覆容器底部可导致容器底部不完全润湿，这样会接着引起强烈凹陷的弯月面并对显微镜的使用造成干扰。
缓解弯月面形成的另一个技术是在容器壁上创建物理特性以使得弯月面保持在一个特定的水平，或者通过创建具有交替的凸形弯月面和凹形弯月面的区域使得在评价光干扰的时候获得有效平坦的弯月面。前一方案的弊端可能会是弯月面降低仅对特定流体体积奏效，并且如果特征上方的壁被流体润湿的话会显现出弯月面形成，例如在常规处理培养容器的时候发生弯月面形成。后一方案的弊端是制造起来会是复杂的。
有效减小具有不同表面能的各种各样的含水溶液的弯月面幅度的方法(其中所减小的弯月面在常规处理期间得到维持)对于许多成像和生物学应用来说会是有利的。
对于理想的均匀表面，理论或固有接触角的幅度由Young氏方程给出：
γLV cosθ＝γSV-γSL (1)
就本申请的目的而言，液相被认为是水溶液、特别是包含生物聚合物如蛋白质、肽和多糖的粘稠水溶液、或者是细胞培养基。
如在上文详细地解释过的一样，可影响在液体和固体表面之间形成的接触角的特性可包括(a)固体表面的三维拓扑学，(b)液相的组成，(c)固体表面的物理和化学异质性，以及(d)液体对固体表面的构型改变的诱导性。上述性质(c)和(d)通过引起接触角滞后作用而对弯月面形状产生影响，其中所述滞后作用被定义为，对于液滴，当液相、固相和汽相的接触点在固体表面上前进和后撤时，所观察到的液滴的最大和最小接触角之间的差异。当液体在固体表面上前进时，观察到接触角大于当液体从固体表面后撤时的接触角。这些“前进”和“后退”接触角分别被认为是动态最大和动态最小接触角，且它们的差异被称为接触角滞后作用。这种滞后作用是由为克服所述表面上的疏水域和亲水域的不均匀性(化学不均匀性)所需的能量所产生的，或者是由为克服所述固体表面上的物理障碍(物理不均匀性、或表面“粗糙性”)所需的能量所产生的。
对于化学不均匀性，当水溶液在表面上前进时，所述表面上的疏水域将阻碍所述溶液的移动，并导致接触角增大；而当所述溶液从表面往后退时，所述表面上的亲水域将使得液体保留在所述表面上，导致接触角增大。
对于物理不均匀性，表面的细微变化将阻碍溶液的移动，对液体的前进前缘产生阻力(由此增大接触角)，而当液体后退时使液体-固体表面的后退边界退缩(由此减小接触角)。
而通过与液相接触所引起的固体表面的构型改变给观察到的接触角引入额外的滞后作用。表面构型的改变是聚合物固体表面当暴露于液体时所述聚合物固体表面上的官能团再定位以便使得固相和液相之间的表面处的界面张力最小化导致的。这种再定位被认为主要包括围绕分子轴旋转表面官能团，而不是聚合物的大分子结构的重排。其结果是已经暴露于液相的固体表面的(即，已经“湿化的”)部分将展现出改变的表面能。对于与固体疏水性聚合物的表面相接触的含水液体，由于疏水部分自表面转开，因此预期湿化表面与非湿化表面相比展现出降低的疏水性。因此，当液相在湿化表面上后退时，相对于非湿化表面上的所述液体的静态接触角产生减小的接触角。这进一步促成后退接触角的幅度改变。
水溶液的组成很可能影响接触角滞后作用。例如，存在调节液体和固体表面之间的疏水和亲水相互作用的成分或改变液-汽界面和液-固界面的表面能的成分很可能影响滞后作用。预期存在具有极性和非极性区域的分子(例如表面活性剂、磷脂、或脂肪酸)可调节改变固体表面上的疏水和亲水部分和含水液体之间的相互作用。此类分子也可对固相的表面官能团的构型施加不同影响，从而进一步改变接触角。此外，被增溶的成分可粘附于固体表面，从而改变其表面能并影响接触角。例如，已经示出含白蛋白的溶液可由于蛋白质吸附于表面上而影响溶液与疏水表面的接触角。此外，水溶液的组成可影响液体的粘度，并因而影响当系统受到物理扰动之后恢复其平衡状态所需的能量(即高粘性溶液与较低粘度的类似溶液相比使得平衡时的接触角发生改变)。
通常通过以下两种方法之一来确定前进和后退接触角：(1)卧滴法(sessile dropmethod)，其中将液相滴放置于固体表面上。在这种情况中，通过增加液滴的体积而得到前进角，并通过从液滴移除体积而得到后退角。(2)Wilhelmy板方法，其中将聚合物表面缓慢浸入液相(产生前进接触角)，然后自该表面撤退(产生后退接触角)。这些方法产生不同的绝对接触角，这是因为卧滴法具有静止的水平表面，而Wilhelmy板方法具有运动的垂直表面。
为了清楚起见，将在圆筒管中论述液体的弯月面形成，不过，上述接触角和弯月面的各方面适用于各种形状的容器(例如，四方形、圆形、或三角形的筒(tube)、孔或其他容器)。通常，当水溶液被放置于疏水圆筒内时，弯月面的形状由于液体的水平面在圆筒内升高而由前进接触角决定。对于理想的均匀表面，当液体添加完毕时，弯月面的形状将按照Young氏方程(上文)所定义的系统的固有接触角的要求达到平衡。不过，在实际(real-world)应用中，不太可能有理想的均匀表面。因此，如果系统不完全静止，则接触角滞后作用将会开始起作用。另外，容器的任何物理扰动(例如振动、旋转、或因容器运动而引起的加速/减速)可能会导致液体水平面的运动，而所述三相接触线(即，固相、液相和汽相的交汇点)将发生前进接触角和后退接触角的循环。继这一循环之后，新的平衡接触角建立。新的平衡接触角不可由Young氏固有接触角表示，而可由湿化表面上的溶液的后退接触角表示。目前，本发明的发明人知道仍没有通用的理论来精确模拟复杂系统中的这种接触角，因此最好凭经验确定不同系统的后退接触角以及所产生的弯月面(见下文的实施例)。
一般来说，在由固体表面所容纳的典型水溶液的完全静止的系统中，弯月面形状通过由Young氏方程所预测的固有接触角所限定。不过，此类静态系统在常规的实验室任务中极其罕见，特别是因为涉及溶液的操作通常需要在添加至容器中之后进行物理混合。在更加常见的情况中，液体表面受到物理扰动，弯月面形状易受接触角滞后作用、容器内壁表面的拓扑学和水溶液组分的影响。在实际工作条件下，系统的后退接触角被认为是弯月面形状和幅度的首要指标。因此，尽管90度的固有接触角是完全静态系统中完美的平坦弯月面的特征，但在受到物理扰动的系统(在绝大多数实际应用中经常遇到的情况)中则需要90度的后退接触角来维持平坦的弯月面。
目前的测定容器和孔板的一个局限性在于，培养皿或孔的周边处的培养基弯月面在板的周边附近引起光学变形。使用可见光显微镜在可见光透射或暗视野模式或在荧光模式在这一区域中很难看到细胞或集落。使用照相机和静止光学元件或使用移动光学元件(如扫描仪中的移动光学元件)所获取的图像会显示出弯月面效应。人脑的图形识别能力可处理不同背景，且人体观察者能够鉴定出图像中或显微镜下的实体。但是，在没有弯月面的情况下更容易鉴定出实体。此外，当背景为可变的时基于计算机的图像分析的难度大大增加，这是因为常规的方法利用背景和前景之间的强度或亮度差异来辨别物体。因此，对于对培养孔或培养容器中的细胞和其它实体进行手工成像和自动成像而言，消除由于弯月面引起的光干扰均具有优势。这种优势可延及其中进行光学或分光光度测定或观测的任何测定法，其包括例如基于荧光、UV光、红外光和可见光的测定法。
已经示出，如果培养容器的垂直壁表现出的表面能导致大约90度的固有接触角，可使得培养基的弯月面幅度最小化，这继而减小通常见于培养容器边缘附近的暗缘。此外，已经示出，对培养容器内的常规水溶液和培养基的物理扰动导致形成弯月面。这是因为接触角滞后作用通常在水溶液和固体表面的界面处出现。
也已经示出，如果处理培养容器的壁以提供约90度的后退接触角，所述表面的弯月面降低特征对于物理扰动和长时间温育均稳定。这提高了手工操作者和自动系统辨别培养容器边缘附近的实体的能力。
参考图1a-1c，示出了容纳有液体102的容器100的实例。为了清楚和便于描述起见，在本申请中，将容器100描述为具有侧壁104和底106的圆柱形容器或筒，在包含了固相的圆柱形筒中讨论液体的弯月面形成。然而，应理解容器100可以为任何合适的形状(例如，四方形、圆形、或三角形的筒、孔或其他容器)，并且可以具有更多或更少数目的侧壁104(例如四方形容器可以具有四个正交侧壁)。虽然容器的侧壁104以垂直示出，但是应理解在一些实例中每个侧壁104中的至少一部分可以是倾斜的、弯曲的或成其它形状的。侧壁104还包括内表面(inner or interior surface)105用于接触在容器100内容纳的液体102。
在本实例中，容器底106如所示出的一样是平坦的，而在其它实例中，容器底106可以是倾斜的、凹形的、凸形的或任何其它合适的形状。不论容器底106的实际形状如何，容器100限定了底面108，其与容器的上端110间隔开并在与平坦容器底106相同的方向上与容器侧壁104相交。在本实例中，容器底106位于底面108内部。在具有不平坦的底的其它实例中，容器底106可不与底面108重合。
容器100可以由任何合适的材料制得。任选地，可选择适于引入微表面拓扑学或适于涂覆亲水性、疏水性和超疏水性表面涂料的材料。合适的材料的实例包括聚合物材料、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯或者其它合适的聚烯烃或类似的固体聚合物基材。
疏水性涂覆材料可以为例如基于硅氧烷的材料、基于含氟聚合物的材料、石油膏或石蜡。超疏水性涂料可由纳米结构膜构成，例如由硅、碳或全氟碳聚合物组成的纳米管的膜。这些涂料在本领域中已知为纳米管“毯(carpet)”、“树木(forest)”或“膜”。纳米结构的膜也可由其它规则或不规则组织化的分子组合体构成而产生纳米特征的表面。
如所示例的，构造容器100以容纳一定体积的液体102。液体102具有自由表面或上表面114，该表面具有液体表面张力。液体表面张力的特性和特征可取决于所述液体的组成。可以容纳于容器100中的液体102的实例包括盐、糖、蛋白质、糖蛋白、多糖、甲基纤维素、琼脂、胶原、或其它类似的胶凝剂的水溶液。
参考图1a，在容器侧壁104的内表面105与液体的自由表面114的界面处，液体表面的外周部分可以在容器100内以与自由表面水平114不同的水平接合容器100的内表面105。自由表面114与液体-侧壁界面之间的表面水平差异是指弯月面118所具有的弯月面幅度120。内表面105到其中液体表面114基本上是平坦的点的距离限定了弯月面宽度121。容器侧壁104与弯月面118区域中的液体表面限定了接触角116。如图1a中所示，如果接触角116小于90度，则认为弯月面是凹形的弯月面118。如在图1c中所示，如果接触角大于90度，则认为弯月面是凸形的弯月面118。如在图1b中所示，如果接触角等于90度，则弯月面幅度120(在图1a和1c中示出)为零，弯月面宽度121为零，并且液体被描述为没有弯月面118。
对于给定的液/固界面(即液体102与侧壁104之间的界面)，所形成的弯月面幅度120可以通过改变液体102与侧壁104之间建立的接触角116得到改变。本申请涉及弯月面降低构件，所述弯月面降低构件物理性改变了在液体102与弯月面降低构件之间形成的接触角116，从而使液体102与弯月面降低构件之间的接触角116比液体102与原来的侧壁104材料之间的接触角116更接近90度。通过改变液体102与侧壁104之间的接触角116来减小弯月面幅度120可以被理解为对接触角作用的补偿或对液体102与表面之间的接触角的补偿。
测定液体102与固体表面122之间的接触角116的方法的一个实例是参考图2来描述的。图2示出了置于基本上是水平的表面122上的液体102的一滴。为了定量三相(固相基材-含水液体-空气)界面处的接触角116，将20μL的液体102的小滴缓慢置于表面122上。使用Lumenera数码相机和0.6x放大镜头捕捉停留在所述表面上的小滴102的侧视图像。镜头的方向为水平面对液滴102，其水平与固体表面122平齐。使用置于不透明漫射体后的琥珀色LED制造背光来提供照明。图像捕捉条件保持恒定设置(增益1，曝光0.3s，获取分辨率2080X1536)。通过在以下操作之后进行图像捕捉确定动态最小接触角116：在增加小滴体积至40μL之后然后移除20μL以使接触线在表面上后退。图像在小滴102操作2至5秒内捕捉。
通过分析侧视图像确定接触角116。简言之，通过小滴与表面122的接触点画一条直线124，由此确立图像的水平面(小滴基线)。通过位于小滴102左侧边缘和右侧边缘与所述表面的接触点128附近的小滴102周边点画出最佳拟合的圆126。该圆126意欲为在接触点128附近的小滴102表面的曲率的最佳拟合。124与对最佳拟合的圆126在接触点128处作的切线130之间的角被认为是接触角。
对于给定的液/固界面(即液体102与侧壁104的界面)，所形成的弯月面幅度120可以通过改变液体102与侧壁104之间建立的接触角116得到改变。本申请涉及弯月面降低构件，所述弯月面降低构件物理性改变了在液体102与弯月面降低构件之间形成的接触角116，从而使液体102与弯月面降低构件之间的接触角116比液体102与原来的侧壁104材料之间的接触角116更接近90度。通过改变液体102与侧壁104之间的接触角116来减小弯月面幅度120可以被理解为对接触角作用的补偿或对液体102与表面之间的接触角的补偿。
本文教导中的一个方面涉及弯月面降低构件，其包括改变聚合物壁表面的化学组成或在培养容器的内壁表面上提供涂覆材料，以化学性改变液体与内壁表面之间的接触角从而有助于提供在约75至约105度之间、优选在约80至约100度之间、更优选约90度的与水溶液和培养基的后退接触角。
除了改变聚合物壁表面的化学组成或涂覆表面以减小弯月面形成，本文描述的教导的另一方面还涉及物理表面特征类型的弯月面降低构件，其通过物理性地干扰弯月面形成而减小容器内所形成的弯月面幅度。这样的弯月面降低构件的实例包括这样一种表面特征，其被引入到容纳液体的容器或孔的内壁表面上以物理性地干扰弯月面形成。这样的表面特征的实例在下文中有更为详细的解释。
本发明的发明人有利地发现本文中描述的两个方面可以彼此结合使用。优选地，可提供具有弯月面降低构件的容器，所述弯月面降低构件包括物理和化学/表面涂覆类型的弯月面控制特征的结合以帮助提供所需的后退接触角。这可以有助于提供所需的在容器和各种不同溶液(每种均具有不同的化学和/或物理特性)之间的后退接触角。这可以使得将相同的容器与各种不同的溶液结合使用而仍然可提供在所需范围内(优选接近90度)的减小的弯月面角。这可以有助于减少使用者为了适应不同液体而需要的不同容器的数目并且可以有助于降低试验成本。
在该构造中，在液体与经化学涂覆的、物理表面特征之间形成的至少一个接触角(例如固有接触角或后退接触角或二者均是)比在相同液体与i)未经所述涂覆材料涂覆的物理表面之间或相同液体与ii)被化学涂覆材料涂覆但不光滑并且不包括本文中描述的物理表面特征的容器壁的一部分之间形成的相应的接触角更接近所需的值(例如90度)。
任选地，具有物理表面特征和化学涂覆材料的结合的弯月面降低构件的构造可以有助于用水溶液和培养基产生约75度至约110度、约80度至约110度、约85度至约105度、优选约90度(即基本上平坦的弯月面)的在其中与弯月面降低构件接触的液体表面和大致垂直的平面之间的界面角。在一些实例中，界面角可以是水溶液或培养基与弯月面降低构件之间的后退接触角。在其它实例中，界面角可以是水溶液或培养基与弯月面降低构件的倾斜部分之间的后退接触角、以及所述倾斜部分的倾斜角度的总和(即被接触的表面的角度与液体和表面间的接触角的总和)。任选地，可以选择涂覆材料以抑制水溶液或细胞培养基中所存在的分子组分的粘附。这可有助于防止所述涂层的表面特性的改变。当提到液体与大致垂直的表面之间的界面时，就本发明而言，术语界面角和接触角可以互换使用。
参考图3，容器100可以提供有弯月面降低构件132。在示出的实例中，弯月面降低构件132包括覆盖了容器100的内表面105的至少一部分的物理表面特征134。
物理表面特征134优选地包括至少两个不同表面136、137，其彼此横向间隔开并且其构造可用于接触容器100中的液体102。所述至少两个表面136、137相互配合以通过物理性地改变或补偿液体102与物理表面特征134间的接触角116来降低液体102与物理表面特征134间的界面处形成的弯月面幅度120和弯月面宽度121(在图1a和1c中示出)。
参考图3，在示出的实例中，物理表面特征134为阶梯状特征，其中至少两个表面136、137包括第一和第二表面138、140和在两者中间延伸的大致朝向上的阶梯面142(在本申请中，“向上”、“上部”和其它类似的术语通常用于指朝向容器的敞口的、上端110的方向)。任选地，如在下文更详细地解释那样，面138和140可以为容器内面105的部分，所述部分位于容器100中液体的预期填充水平周围，或者可以在单独的构件例如嵌入物上提供。在所示出的实例中，阶梯面142在第一和第二面138、140之间延伸并且连接二者。阶梯角落143在阶梯面142的横向外缘与第一面138之间限定，并且阶梯边缘144通过第二面140和阶梯面142的相交限定。
在这一实例中，如果液体102处于高于阶梯面142的水平并且直接接合第一内表面138，那么界面角117为所述液体和包含了第一内表面138的平面119(在示出的实例中为大致垂直的平面)之间的后退接触角116。或者，如果液体102处于液体102的表面接合了阶梯边缘144的水平(即实际上没有接触第一内表面138)，那么尽管液体102没有实际上“接触”第一内表面138，仍然可相对于平面119测定界面角117。
任选地，如在图3和5中所示，阶梯面142可以是大致平坦的朝向上的表面，其大致上是水平的并与第一和第二内表面138、140大致垂直。
在该构造中，已经观察到，如果液体水平面低于阶梯面142，则产生大致凹形的弯月面；如果液体水平面位于或高于阶梯面142(即液体的表面接合了阶梯面142)，那么弯月面通常较平坦。在示出的实例(包括本文描述的其它实施方案)中，放置弯月面降低构件(和/或控制容器内液体的量)以使液体的表面接合阶梯面142(或本文描述的面1142等)或液体的表面设置/固定在阶梯边缘144的水平处是有利的。
或者，图4和6示出了包括弯月面降低构件1132的容器1100的另一个实例。容器1100可以基本上类似于容器100，并且使用由1000标记的相似的附图标记识别相似的特征。在图4和6中，阶梯面1142是成角度的或倾斜的面，其与具有倾斜角1148的内表面的第一和第二面1138、1140成斜角。
容器中的弯月面形成可通过在容器1100的内表面1105的表面的内周界周围的给定位置引入单阶梯或阶梯状物理表面特征1134得到抑制(即接触角116可以接近90度且弯月面幅度120可以接近零)。在示出的实例中，阶梯状物理表面特征134和1134的位置靠近容器100和1100的上端110和1100。或者，物理表面特征134和1134可以位于容器100和1100内的其它位置。任选地，物理表面特征可以围绕着它们所处于的容器的整个内周界连续延伸(如所示出的)。或者，物理表面特征的构造可以为围绕着容器内部的仅仅一部分延伸。
如图3和5所示出的，当液体接触阶梯状物理表面特征134时，在内表面105和液体间的界面处形成的弯月面随着容器中的液体水平面接近物理表面特征134的阶梯边缘144而减小。为了在液体102和容器100之间形成弯月面，液体102必须与容器100的内表面105物理接触并且弯月面幅度120(在图1a和1c中示出)不能超过液体的自由表面114和容器的上端110之间的距离。阶梯状物理表面特征134充当容器的虚拟或模拟上边缘。随着液体102的水平表面在容器100内上升，液体表面114、阶梯边缘144和阶梯面142之间的距离减小，由此缩小了可支撑弯月面的第二内部分140的可用部分。当容器中容纳的液体的水平面等于阶梯边缘144的位置时，不论固-液-汽界面的固有接触角116(即液体102与由物理表面特征134材料制造的平坦表面122间的接触角116)为多少，均会得到平坦的液-汽界面(即90度的界面角117)。如果阶梯面142是水平的，为了得到所需的90度的界面角117，液体的水平面可基本上与阶梯边缘144齐平。将液体水平面设置成大致与阶梯边缘144齐平可以有助于提供所需的界面角117。
当液体的自由表面大致上与阶梯边缘144在同一水平上或者是倾斜的阶梯面142的某一部分时，那么阶梯状物理表面特征134的弯月面降低能力是最有效的。如果液体的自由表面与阶梯边缘144在同一水平上，那么切线130(如在图2中所示)将与阶梯边缘144平行(即与表面136和平面119大致成90度)。
在本实例中，第一和第二内面138、140与底面108大致正交(即当容器处于竖直位置时，基本上是垂直的)，并且第二内面140横向地向内部偏离第一内面138一定的偏离距离141(在图3中示出)。偏离距离141可以大于0.1mm，在本实例中为约0.75mm。第一和第二内面138、140均具有大致环形的形状并且中心对齐。当提及含有第一或第二内表面138、140的平面时，应理解其为在测量位置与表面138、140分别相切的平面。
参考图4，如在图4和6中所示，当液体接触容器1100的物理表面特征1134时，由于通过阶梯面1142的斜面而对三相接触线的固有接触角116进行补偿(由角度1148表示)，因此可减小弯月面幅度120(图1a)。这可以有助于将界面角进行修改以接近90度，但是可能不及图3和5中示出的锐角角落144和水平面142的结合来得有效。然而，提供斜角表面1142可以增加物理表面特征1134的高度1135(图6)。增加表面特征1134的高度可以提高其中液体的表面114接触面1142的容器中液体的范围水平面(range level)。即，为了接触物理表面特征1134，液体的表面114不需要与边缘1144完全齐平，而是可位于与表面1143接触的任何位置，例如在边缘1144和角落1143之间垂直。这可以使使用者有更大的灵活度，因为他们在填充容器1100时不需要使液体水平面与内边缘1144的高度完全匹配。
在所示出的实例中，当液体102处于其接触第一内表面1138的水平时，界面角117为液体与第一内表面1138间的后退接触角116(图3和5中的实例非常相似)。或者，如果液体102处于其接触倾斜的表面1142的水平时，界面角117为液体和表面1142间的接触角和相对于参照平面1119(参见图4和6)的表面的角度1148(倾斜角)的总和。
倾斜角1148可以为0至约90度，约45至约15度；在示出的实例中，倾斜角1148为约45度。在这一构造中，当倾斜角1148和液体与斜面1142间的接触角的总和为约90度时，弯月面可以是大致平坦的(即界面角117可以为约90度)。
嵌入物的表面拓扑学对弯月面幅度的作用总结于表1中。与未经处理的聚苯乙烯培养孔表面相比，使用无特征的嵌入物使得弯月面宽度121(如在图1a和1c中所示)显著减小到约50％。在阶梯状表面特征134中，如图3和5所示，平坦的阶梯面142相对于无特征的嵌入物对照产生了40％的弯月面幅度减小，并且如在图4和6中所示，倾斜的阶梯面1142构造消除了可观察到的弯月面(即使用倾斜的阶梯面1142不造成可观察到的弯月面)。
当将液体的水平面提高到高于表面特征134、1134的阶梯边缘144、1144时，由于塑料嵌入物具有不透明的性质，可观察到清晰的液/固界面和均匀强度的背景。
表1：嵌入物对弯月面幅度的效果，其中液体水平面处于嵌入物的下缘。
嵌入物 弯月面宽度(mm)
未处理的、无嵌入物 2.2
无特征的嵌入物 1.2
平坦阶梯形嵌入物 0.7
倾斜阶梯形嵌入物 0.0
任选地，弯月面降低构件132和1132还可以包括化学处理或涂覆型弯月面降低构件。例如，化学处理或涂覆型弯月面降低元件可被应用到一些或所有的物理表面特征134和1134中以帮助进一步改变接触角，优选用以提供所需的后退接触角。任选地，可将表面处理和/或涂覆用于面138、140和表面142(类似地，面1138、1140和表面1142)。或者，表面处理和/或涂覆材料可以仅在面138、140和142(及类似的面1138、1140和1142)中的至少一个面上提供。例如，涂覆材料的涂覆可以限于阶梯面142(1142)，和/或表面142(1142)，以及第一和第二面138、140(1138、1140)中的至少一个面。
在表面特征1134(包括成角度的阶梯面1142)上提供化学处理和/或表面涂覆材料可以有助于进一步降低阶梯面1142和液体间形成的弯月面。物理性弯月面降低和化学/表面涂覆型弯月面降低的结合可以有助于成角度的阶梯面1142构造提供所需的后退接触角，同时容器1100中液体的填充水平面仍然保有其灵活性。
表面涂覆材料的效果可通过将未涂覆的接触角与涂覆的接触角相比较来测定。就本申请目的而言，未涂覆的接触角为在没有涂覆材料存在的情况下在表面(例如物理表面特征134、1134)和给定的液体间形成的接触角。如在本文中所描述的，可以确定未涂覆的固有接触角以及未涂覆的前进和后退接触角。相对而言，涂覆的接触角应理解为在表面已用涂覆材料涂覆后在相同的表面和相同的液体间形成的接触角。可确定涂覆的固有接触角、前进接触角和后退接触角。
任选地，对表面(例如物理表面特征134、1134)和涂覆材料的结合选择，以使得当与液体接触时弯月面降低构件提供涂覆的固有接触角和涂覆的后退接触角，并且涂覆的后退接触角在约75度至约110度之间，并且比涂覆的固有接触角更接近90度。
可采用任何合适的方法将涂覆材料涂覆于容器壁第二内表面138。合适的涂覆方法的实例包括：
·涂覆或嵌入预先形成的材料(有或没有粘合剂)；
·使用物理涂覆器涂覆所述材料，随后去除多余的材料；
·通过将所述容器浸没于所述涂覆材料或其溶液中而涂覆，随后干燥；
·涂覆熔融的材料，随后冷却并凝固；
·将所述涂覆材料溶于合适的溶剂中并涂覆所述溶液，随后通过蒸发、抽吸、和/或洗涤而去除所述溶剂；
·涂覆当暴露于空气、热或光(例如UV光)后发生固化的材料；和
·加入所述材料后涂覆导致所述材料固化的试剂。
或者，如果使用的材料具有足够的刚性，可使用涂覆材料制备培养容器的第二内表面138、1138。
可以使用任何合适的物理涂覆器涂覆涂覆材料，所述物理涂覆器包括例如不脱绒毛的(lint-free)材料(如不脱绒毛的织物)，可以单独使用其本身或者将其固定于合适的涂覆器装置上。
在涂覆材料被涂覆后，可将其放置一段足够的时间，必要时可去除过量的材料(例如使用清洁的物理涂覆器)并使材料固化，例如通过在合适的温度下温育合适的时间。本领域技术人员能够基于容器的类型和涂覆材料的性质确定固化条件。例如聚苯乙烯容器可在大约50℃至80℃的温度温育，而PTFE容器可在更高的温度温育，例如大约150℃至大约250℃。使用前将容器冷却至室温。
从涂覆所述涂覆材料到使用所述容器的时间取决于涂覆方法。以预先形成的材料制备的容器可立即使用。以需要去除溶剂或需要固化的材料制备的容器会需要从数分钟至数日的任何时间，这取决于材料、涂覆方法和环境条件，而这应该是本领域人技术员已知的。
优选的涂覆材料是任何可以被粘附于物理表面特征134、1134(作为容器的整体部分和/或作为单独的嵌入物)以便以普通的水溶液和培养基产生大约90度的动态最小(后退)接触角(或在本文所述的任何范围内的角度)的材料。可用的涂覆材料包括，但不限于，以下物质中的一种或多种、或者其任何合适的结合：
·液体硅烷化剂，例如甲基硅氧烷、甲基乙烯基硅氧烷和甲基全氟丁基乙基硅氧烷以及它们的共聚物的溶液；
·甲基全氟丁基乙基硅氧烷、甲基氢硅氧烷、二甲基硅氧烷、以及甲基乙烯基硅氧烷、三甲基甲硅烷氧基封端的甲基(全氟丁基乙基)硅氧烷和三甲基甲硅烷氧基封端的甲基氢硅氧烷；
·含氟聚合物试剂，包括低沸点含氟溶剂中的含氟聚合物溶液；
·石蜡；
·聚烯烃蜡；
·动物和昆虫蜡，包括蜂蜡、虫胶蜡、鲸蜡、羊毛脂；
·植物蜡，包括蜡果杨梅蜡、小烛树蜡、巴西棕榈蜡、蓖麻蜡、西班牙草蜡、日本蜡、希蒙得木油、小冠椰子蜡和米糠蜡；
·矿物蜡，包括纯地蜡(ceresin)、褐煤蜡(montan)、地蜡(ozocerite)和泥炭；
·蜡样饱和脂肪酸类，包括月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、十七酸、硬脂酸、花生酸、二十二酸、廿四酸(tetracosanic acid)、二十四烷酸(lignoceric acid)、廿六酸和三十酸；
·非蜡样饱和脂肪酸类，包括丁酸、已酸、辛酸和癸酸；
·蜡样不饱和脂肪酸类，包括顺芷酸、落花生油酸(hypogaeic acid)、鳕酸、抹香鲸烯酸、反油酸、异油酸、erudic acid、巴西烯酸和异芥子酸；
·非蜡样不饱和脂肪酸类，包括油酸、亚油酸、α-亚油酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸和芥酸；
·蜡样脂肪族醇类，包括1-十四醇、1-十五醇、1-十六醇、1-十七醇、1-十八醇、1-十九醇、1-二十醇、1-二十一醇、1-二十二醇、1-二十三醇、1-二十四醇、1-二十五醇、1-二十六醇、1-二十七醇、1-二十八醇、1-二十九醇、1-三十醇、1-三十一醇、1-三十二醇、1-三十三醇和1-三十四醇；
·非蜡样脂肪族醇类，包括1-己醇、1-庚醇、1-辛醇、1-壬醇、1-癸醇、1-十一醇、1-十二醇和1-十三醇；
·固体材料，包括含有六氟丙烯(HFP)和1,1-二氟乙烯(VDF或VF2)的共聚物、全四氟乙烯(PTFE)或四氟乙烯(TFE)、1,1-二氟乙烯(VDF)和六氟丙烯(HFP)的三元共聚物的材料以及全氟甲基乙烯基醚(PMVE)、硅(商品名VitonTM，来自Dupont PerformanceElastomers)；Buna Nitrile(也称标准级腈)、氟硅、氯丁橡胶、氨基甲酸酯、HSN(高饱和腈，Highly Saturated Nitrile)、硅氧烷橡胶和三元乙丙橡胶(EPDM)；
·全氟烷基和全氟聚醚聚合物、氟代聚氨酯涂料、全氟-聚醚和全氟-烷基氟硅烷；
·超疏水颗粒悬浮涂料，例如来自Cytonix(Beltsville,MD)的FluoroPel和PFCM1104V，或者基于杆(rod)或刷的超疏水涂料。
合适的涂料还可包括上述所列脂肪酸与任何合适的脂肪族醇类或甾醇类如胆固醇和/或与甘油形成的各种酯。
本发明的发明人已经发现涂覆材料的一个实例为Wacker制造的基于硅氧烷的溶液，本发明的发明人认为该溶液经交联溶液交联的含有至少63重量％的以下物质中的一种或多种的溶液：甲基全氟丁基乙基硅氧烷、甲基氢硅氧烷、二甲基硅氧烷、以及甲基乙烯基硅氧烷，所述交联溶液包含至少约60重量％的以下物质中的一种或多种：三甲基甲硅烷氧基封端的甲基(全氟丁基乙基)硅氧烷和三甲基甲硅烷氧基封端的甲基氢硅氧烷。
任选地，涂覆材料可以是基于硅氧烷的材料、基于含氟聚合物的材料、石油膏、石蜡、EPDM或Buna Nitrile，或者是嵌入物，所述嵌入物由硅氧烷、EPDM或Buna Nitrile制得的或者涂覆有为基于硅氧烷的材料、基于含氟聚合物的材料、石油膏、石蜡、EPDM或BunaNitrile的涂覆材料。任选地，基于硅氧烷的材料可以包括非交联的硅氧烷、甲基硅氧烷或甲基乙烯基硅氧烷或者其共聚物。
当容器用于容纳粘性水溶液或凝胶时，弯月面降低构件132、1132和含有构件132和1132的容器和/或嵌入物可以是特别有用的。粘性指的是溶液具有的粘度或对流动的阻力大于水的粘度，或大于大约1mPa.s、适当地大于大约5mPa.s、且最高达大约4000mPa.s。任选地，所述粘性水溶液可以是常规用于细胞培养或基于细胞的测定法的任何此类溶液，例如，生物学缓冲液和可支持细胞生长的任何培养基，包括但不限于Iscove改良伊格尔培养基(Iscove's modified Eagle's Medium，IMDM)、达尔伯克改良伊格尔培养基(Dulbecco'smodified Eagle's Medium，DMEM)、Hank氏平衡盐溶液、基于甲基纤维素的培养基(例如MethoCultTM)、基于琼脂的培养基、基于明胶的培养基和基于胶原的培养基。或者，所述粘性水溶液可以是包含以下物质的溶液：生物大分子，例如蛋白质、糖蛋白、肽、多糖和/或寡核苷酸；和/或水溶性聚合物，例如聚亚烷基二醇类(polyalkylene glycols)。在本申请的另一个实施方案中，溶液是包含可改变容器内壁的表面特性从而改变在壁被该溶液湿化时壁的接触角的分子的溶液。
优选地，将所述涂覆材料涂覆到物理表面特征134、1134的涂覆方式和量可通过产生能够实现大约90度、适当地大约75度至大约110度、更适当地大约80度至大约110度、甚至更适当地大约85度至大约105度以及约90度的后退接触角的表面能，从而有效地降低细胞培养基或其他普通水溶液的弯月面的曲率。可以基于各种因素(包括例如表面物理特征134、1134的几何学)来选定所选的具体的涂覆材料、涂层的厚度以及涂覆材料的其它特性。
任选地，如在图3和4中所示出的，弯月面降低构件132和1132(包括物理表面特征134和1134)可以与容器100和1100成为一体，并且第一和第二部分138、140及1134和1140与阶梯面142和1142可以与侧壁104和1104的内表面105和1105成为一体并构成其的一部分。或者，如在图5和6中所示出的，弯月面降低构件132和1132可以作为单独的嵌入物构件146和1146提供，在这一实例中，调节环形或环状的嵌入物构件146和1146的尺寸来配合互补的容器以使表面特征132和1132覆盖容器的内表面的至少一部分并且接触液体。
嵌入物构件146和1146可以由本文描述的任何合适材料制造，并且不需要与周围容器的材料相同。例如，聚合物嵌入物构件可以被安装于试管、烧杯、小瓶或其它容器中。应理解嵌入物构件146和1146的整体形状和尺寸可以基于具体容器的形状和尺寸来选定。
任选地，物理表面特征134和1134可以围绕其各自的容器100、1100的内表面105和1105的整个内周界大致连续地延伸。或者，物理表面特征134和1134可以仅仅围绕内表面105和1105的内周界的一部分延伸。虽然阶梯面142和1142被示例成基本上是平面的，但是任选地，阶梯面142和1142可以是弯曲的或为非平面的表面。
用于制造阶梯状物理表面特征134和1134——其或作为嵌入物146、1146或为容器100、1100的整体部分——的合适材料可以为用于形成容器100、1100的任何材料，包括，例如，聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、硅氧烷、EPDM(三元乙丙橡胶)、Buna Nitrile和超大分子量(UHMW)塑料。
使用本文中描述的弯月面降低构件132、1132的容器100、1100和其它容器可以用于各种目的，包括用于培养细胞或用于进行基于成像的测定法的用途。基于成像的测定法可以是生物学和化学领域中使用的任何测定法，例如，集落形成细胞(CFC)分析法、基因测序、组合化学、药物研发和蛋白质组学。
任选地，可以使用可见光、紫外光、红外光和/或荧光进行细胞成像或进行与合适的弯月面降低构件接触的液体的基于成像的测定，特别是使用可见光。可使用例如暗视野模式、亮视野模式、相差(phase contest)或数字干涉差(digital interferencecontrast)进行可见光成像。任选地，可以通过手工成像或自动化成像，且/或被成像的细胞可以位于细胞集落中。
可以使用各种合适的技术将表面涂覆材料涂覆到容器的内表面和/或物理表面特征上。根据涂覆待被嵌入到容器中的单独的嵌入物的第一种方法(例如在图5和6中所示出的)，将稀释于溶剂中的硅氧烷的聚合物((Syl-offTM Q2-7785(单体)、Syl-off TM Q2-7560(交联剂),Dow Corning)的涂料涂覆于嵌入物上。溶剂可以为与选定的涂覆材料相容并且为涂覆过程提供所需粘度的任何合适的溶剂，包括例如己烷和其它基于烃的溶剂或有机溶剂。
在该方法中，将嵌入物浸入涂料溶液的容器中以完全覆盖嵌入物，并将其放置于一个表面上以使多余的涂料流走。可使嵌入物沥干任何合适的时间来使足量的涂料从嵌入物上流走，所述时间包括例如约5至约30分钟或更久。然后将嵌入物置于6孔板的孔中并固化。固化过程可在适于固化所选定的涂覆材料的任何条件下进行。例如，嵌入物可以在约50℃至约100℃的高温条件下固化，可以在约70℃下固化。固化时间可以为任何合适的时间，其可以为约1小时至约12小时，在一些构造中可以为至少2小时。然后可以将经被固化了的表面涂料涂覆的嵌入物置于合适的容器内部并暴露于其中的液体中。
根据涂覆嵌入物的第二种方法，将数个嵌入物首尾相连堆叠于直径稍大于嵌入物的管中，然后将其围绕着管的轴旋转数分钟并同时将例如所需量的涂覆溶液加入到管中。任选地，加入到管中的涂覆溶液的量可为每个嵌入物约250μL至约500μL的溶液，优选为每个嵌入物约330μL的溶液。
随着将管进行旋转，溶液可涂覆每个嵌入物的壁。可调整管的大小以容纳任何所需数目的嵌入物，任选地，可调整其大小以容纳约15个嵌入物。可以将涂覆溶液在旋转期间通过盖住所述管的末端而保存在管内。
所述管可以以使涂覆材料可在其中涂覆嵌入物的任何合适的速度旋转。任选地，所述管可以1rpm至约25rpm或以上旋转，优选地可以以约8rpm旋转。所述管可旋转任何合适的时间，优选地其旋转直至与涂覆溶液混合的溶剂中的至少一些已经蒸发。任选地，所述管可以旋转约5分钟至约30分钟或更久，并且任选地其可以旋转约20分钟以使己烷蒸发。然后可将涂覆了的嵌入物放置到6孔板的孔中，一次放一个。接着将整个板在70℃下固化至少2小时，或者在本文中描述的任何其它合适的固化条件下固化。
溶剂例如己烷用于降低涂覆材料(例如硅氧烷)的粘度以使得其在管内旋转时会从嵌入物壁流下来。具有较低粘度的涂覆材料自身能够充分地流动，并且可以不需要其它溶剂。
根据涂覆嵌入物的另一种方法，包括围绕合适的35mm孔的内周的大致水平的阶梯面142的嵌入物通过将嵌入物放置到孔的内部中形成。所述嵌入物可以由任何合适的材料制成，包括例如，腈垫圈，其使得阶梯面142宽度为1mm且阶梯面142与孔底106间的距离为1mm；以及由PTFE薄片条制成，其使得阶梯面142宽度为约1mm且阶梯面142与孔底106间的距离为0.5mm。可将嵌入物紧靠孔的壁底放置于合适的孔板中，例如Greiner 6071026孔板。然后可用任何合适的涂覆材料涂覆在阶梯特征上方的孔的内壁表面，例如上文描述的表面138、1138。优选地，涂覆材料为疏水或超疏水材料。
例如，可将超疏水涂覆材料——如WX2100(Cytonix LLC,MD)——喷射到高度为约10mm且厚度为约0.5mm的聚苯乙烯环(外径～35mm)的内表面上。可使涂层干燥任何合适的时间(例如在室温下约1小时)再将其放置到容纳上文描述的腈垫圈的35mm孔中。这一装配件在0.5mm阶梯(例如暴露的腈垫圈)上方提供了超疏水的壁表面(例如138、1138)。
或者，当将具有PTFE嵌入物的35mm孔放置到旋转平台上(该旋转平台与垂线偏离约1°至约5°从而使得孔底的平面与旋转轴垂直)时，可产生疏水覆盖表面。可将涂覆溶液——例如10％硅氧烷溶液(Wacker Dehesive920和交联剂V90)涂覆(例如约250μL每孔)到内侧壁上并同时以合适的速度(例如约1rpm至约25rpm，任选地约8rpm)旋转孔。优选地，防止硅氧烷溶液溢流过嵌入物及接触孔底。
可将所述孔旋转任何合适的时间段以使涂覆溶液中足量的溶剂蒸发。例如，旋转可持续约5分钟以上以蒸发大部分或所有的溶剂。然后可使用任何合适的固化方法固化涂层，所述固化方法包括本文中描述的那些。
在其中物理表面特征与容器是整体形成的实例(例如在图3和4中所示的)中，可将涂覆材料直接涂覆到容器的内表面。根据一种方法，可形成其中每个孔均有阶梯式内表面的孔板(参见图3或4)。任选地，所述孔可包括约1.25mm高的垂直面(第一表面137)和紧接着每个孔底的内周的约0.75mm宽的水平阶梯面142。
可将所述板在阶梯面142上方用任何合适的涂覆材料涂覆，所述涂覆材料包括，例如，基于疏水性硅氧烷的涂料(DehesiveTM,Wacker,Germany)和基于超疏水性纳米颗粒的涂料(FluoroPel,Cytonix,USA)。可将基于硅氧烷的涂料作为含有硅氧烷单体、交联剂和催化剂的无溶剂溶液制备。基于纳米颗粒的涂料可以全氟聚醚溶剂中的合适的浓度由制造商提供并且以供货的形式使用。
可以任何合适的方法涂覆涂料。任选地，可将涂料根据下文描述的两种方法中的一种涂覆，或者以任何其它合适的方法涂覆。本文中描述的两种方法均意欲帮助减少涂覆材料接触孔底的机会。在两种方法中，可将涂料涂覆到其板底偏离垂线约5°的板上以及该板在板底的平面中旋转的板上。优选地，涂料不到达孔的底部上，这是因为疏水性孔底可能会造成孔中的液体从壁处缩回，从而形成强烈凹陷的弯月面并减小所覆盖的总的孔底面积。这继而可能会对孔的成像有光干扰。
根据一种涂料涂覆方法，可将涂覆材料(例如基于硅氧烷的涂料)在己烷中稀释到适合于使粘度降低以有助于展着于孔壁表面上的一定浓度。将涂覆材料涂覆到每个孔的壁上，同时以约8rpm(或约1rpm至25rpm或以上的任何合适的速率)的速率旋转。可将合适体积(例如约200μL)的涂覆材料经过合适的时间段——包括例如孔旋转约1/4至约3/4转的时间段——涂覆到每个孔。优选在旋转的时候将涂覆材料加入到水平孔壁上的最低点(例如阶梯面142)。可选择涂料的粘度和旋转的速度以使得在旋转时涂覆材料的量会流下来并且均匀分散于表面142上。该方法可以使溶剂蒸发并且可以有助于围绕在阶梯142、1142上方的第一表面138、1138的周界提供均匀的涂层，同时有助于限制涂覆材料移动到阶梯面142下方的第二表面140、1140上。可以使板旋转合适的时间段，例如约5-30分钟，以通过蒸发帮助除去残余的溶剂。然后可将板转移到烘箱中以在合适的条件下固化，所述合适的条件例如为在约70℃下固化至少2小时，从而在阶梯表面142的上方提供固体的疏水或超疏水膜而在阶梯表面142的下方有少量或没有涂覆材料。
根据另一种涂料涂覆，将合适涂覆材料的无溶剂配制物(例如硅氧烷/交联剂/催化剂溶液)经通过任何合适的装置分配而直接涂覆到容器壁上，所述装置包括例如连接到具有挠性管的蠕动泵上的移液枪头。与上文中的方法一样，可将板放置于使得板底的平面(例如平面108、1108)大致垂直(例如在垂线的约0-5度范围内)的方向，然后将其围绕与板底垂直的轴旋转。可调整移液枪头以在孔壁上的最低点并偏离水平阶梯面(142)约2mm处分配涂料。可在孔围绕着其旋转轴旋转的期间分配涂覆溶液。
在涂覆所述涂覆溶液时，可将板同时从枪头处移开从而将具有合适螺距(优选约1.5至2mm的螺距)的涂覆溶液的连续螺旋珠涂覆到容器壁上。在这一过程中，所述孔可以旋转合适的次数，例如约1至约10次，优选约4次，从而在涂覆溶液的分配停止之前使12到60μL(优选20到25μL)的涂覆材料沉积到容器壁上。然后可将板放置于大致水平的方向并且可以使涂覆材料沉降所需的时间，例如最高到约2小时以上。在沉降期间，涂覆溶液的螺旋珠可分配成孔壁上的连续膜。涂覆膜的厚度可以变化并且所述涂覆膜在孔底的方向上可以较厚，其中一些涂覆材料在阶梯面(142)上聚集。沉降后，可将涂层如本文中所描述的进行固化。
实施例1：在亮视野图像中测定弯月面
通过使用STEMvisionTM(Stemcell Technologies Inc,Canada)遵循推荐的图像捕捉过程捕捉约1mL液体在6孔板中的亮视野图像。这一过程包括标准化照明强度和焦点位置的步骤。通过使用数字图像处理方法测量弯月面下的暗面积。然后作为弯月面下的暗面积除以孔底总面积(不包括阶梯面)计算弯月面％。
实施例2——涂覆圆柱形嵌入物
用聚苯乙烯定做制造用于标准6孔板的嵌入物。嵌入物为大体上圆柱形，其高为约1cm，壁厚度为约0.5mm且外径与标准6孔板中孔的内径相匹配。一些嵌入物另外由围绕在圆柱的一端等距离相隔的3-5个杆(post)制造。这些杆约1mm高，用以使嵌入物的整个边缘保持接触孔底。
将硅氧烷的聚合物的涂料(Syl-offTM Q2-7785(单体)、Syl-offTM Q2-7560(交联剂),Dow Corning)涂覆到嵌入物上。制备含有Syl-off单体(33％-99％w/w)和交联剂(1％-67％w/w)的涂覆溶液并将其在己烷中稀释到适合均匀涂覆嵌入物表面的粘度。使用两种方法将所述涂料涂覆到嵌入物上。在第一种方法中，将嵌入物浸入涂覆溶液的容器中以完全覆盖嵌入物，然后将所述嵌入物放置于一个表面上以使多余的涂料流走约5至30分钟。然后将所述嵌入物放入6孔板的孔中并在70℃下固化至少2小时。在第二种方法中，将嵌入物首尾相连堆叠于直径稍大于嵌入物的管中，然后将其围绕着管的轴旋转数分钟并同时将每个嵌入物约330μL的溶液加入到管中。随着管的旋转，所述溶液涂覆每个嵌入物的壁。管的长度足够容纳约15个嵌入物。将所述溶液在旋转期间通过盖住管的末端而保存在管内。所述管以8rpm旋转20分钟以使己烷蒸发。然后将嵌入物放置到6孔板的孔中，一次放一个。接着将整个板在70℃下固化至少2小时。使用己烷以降低硅氧烷的粘度以使得其在旋转时会从嵌入物壁流下来。具有较低粘度的硅氧烷可以不需要溶剂。
具有经涂覆的嵌入物的孔使得在造血祖细胞的半固体培养基细胞培养测定中的弯月面显著地降低。在每个孔中加入约1mL的MethocultTM(Stemcell Technologies,Canada)并将板置于湿化培养箱中7天。然后将板如在实施例1中所述成像并分析。图7示出了按照本实施例的第二种涂料涂覆方法制得的n＝72孔的孔的弯月面覆盖％。为了进行比较，在标准的未经处理的6孔聚苯乙烯板中的弯月面％为29％。
实施例3——涂覆阶梯状嵌入物
在该实施例中，阶梯状特征由围绕35mm孔的内周界的水平阶梯面142组成，该阶梯状特征通过将嵌入物放入孔的内部形成。所述嵌入物或者由腈垫圈制成，所述腈垫圈使得阶梯面142宽度为1mm且阶梯面142与孔底106间的距离为1mm；或者由PTFE薄片条制成，所述PTFE薄片条使得阶梯面142宽度为约1mm且阶梯面142与孔底106间的距离为0.5mm。可将所述嵌入物紧靠Greiner 6071026孔板的孔底放置。用疏水或超疏水材料涂覆在阶梯特征上方的内壁表面。
超疏水覆盖表面：将WX2100(Cytonix LLC,MD)喷射到高度为10mm且厚度为0.5mm的聚苯乙烯环(外径～35mm)的内表面上。使涂层在室温下干燥约1小时，再将其放置到上文描述的容纳腈垫圈的35mm孔中。这一装配件在0.5mm阶梯(暴露的腈垫圈)上方构成了超疏水的壁表面。
疏水覆盖表面：将具有PTFE嵌入物的35mm孔放置到旋转平台上，该旋转平台与垂线偏离约1°至约5°，从而使得孔底的平面与旋转轴垂直。将10％硅氧烷溶液(WackerDehesive 920和交联剂V90)涂覆(约250μL每孔)到内侧壁上并同时以8RPM旋转。不得使所述硅氧烷溶液溢流过嵌入物及接触孔底。旋转持续5分钟以蒸发所有溶剂。然后将涂层在70℃下固化约2小时。
为了评价弯月面降低，将足以使液体水平面与水平突出部分特征相持平的一定体积(约1mL)的MethoCultTM置于经处理的孔中。将所述孔旋转以展着基质并溢流过阶梯特征以接触围绕整个孔周界的经处理的表面。将所述孔置于湿化培养箱中5天。在温育前和温育后对板进行如实施例1中所描述的成像和分析。结果总结于下表中，该结果示例说明了疏水涂层和超疏水涂层产生了可忽略不计的弯月面面积。
实施例4——将涂料涂覆到阶梯状板上
用聚苯乙烯定做制备图3中的其中每个孔里均有一体阶梯物的6孔板。所述阶梯物具有约1.25mm高的垂直面(第一表面137)和紧接着每个孔底的内周的约0.75mm纵深的水平阶梯面142。
然后将所述板在阶梯面上方用或基于疏水性硅氧烷的涂料(DehesiveTM,Wacker,Germany)或基于超疏水性纳米颗粒的涂料(FluoroPel,Cytonix,USA)涂覆。将基于硅氧烷的涂料作为硅氧烷单体(90-99％w/w)、交联剂(0.5％-10％w/w)和催化剂(1％-4％w/w)的无溶剂溶液制备。基于纳米颗粒的涂料以在全氟聚醚溶剂中的合适的浓度由制造商提供并且以供货的形式使用。
以两种方法中的一种涂覆涂料，所述两种方法均意欲使涂料接触孔底的机会最小。在两种方法中，将涂料涂覆到其板底偏离垂线约1°至5°的板上以及该板在板底的平面中旋转的板上。优选地，涂料不到达孔的底部上，这是因为疏水性孔底可能会造成孔中的液体从壁处缩回，从而形成强烈凹陷的弯月面并减小所覆盖的总的孔底面积。这继而对孔的成像有光干扰。
对于第一种涂料涂覆方法，将基于硅氧烷的涂料在己烷中稀释到适合于使粘度降低以有助于展着于孔壁表面上的一定浓度。将涂料用手动移液枪涂覆到每个孔的壁上，同时以8RPM的速率旋转。将约200μL体积的涂料经过孔旋转约1/4至3/4转的时间段涂覆到每个孔。将涂料加入到水平孔壁上的最低点。设置涂料的粘度和旋转的速度以使得在旋转时涂料的量会流下来并且均匀分散于壁上。该方法使溶剂蒸发以围绕在阶梯上方的壁周界提供了均匀的涂层，同时避免涂料移动到阶梯面下方。使所述板旋转5-30分钟，以通过蒸发除去残余的溶剂，从而围绕在阶梯上方的孔壁留下均匀的涂层。然后可将所述板转移到70℃的烘箱中固化至少2小时，从而在阶梯表面的上方得到固体的疏水或超疏水膜而在阶梯表面的下方没有涂料。
第二种涂料涂覆方法用于评价基于硅氧烷的疏水涂层。在该方法中，将硅氧烷/交联剂/催化剂溶液的无溶剂配制物经通过连接到具有挠性管的蠕动泵上的移液枪头分配而直接涂覆到孔壁上。与上文中的方法一样，将所述板放置于使得板底的平面大致垂直的方向，然后将其围绕与板底垂直的轴旋转。调整移液枪头以在孔壁上的最低点并偏离水平阶梯面(142)约2mm处分配涂料。随着孔围绕着其轴旋转，开始分配涂覆溶液。将所述板同时从枪头处移开从而涂覆涂料的螺距为1.5至2mm的连续螺旋珠。孔旋转4次以在涂覆溶液的分配停止之前沉积12到60μL的涂覆材料。然后将所述板放置于水平方向的桌子上并且使涂料沉降最高达2小时。这使得涂覆溶液的螺旋珠分散到孔壁上的连续膜，所述连续膜的厚度在孔壁的底部方向上变厚，其中一些涂料在阶梯的上表面(142)上聚集。肉眼定性估计涂层的厚度。通过将蓝色染料Holcosil LSR Blue加入到涂覆材料(Holland Colours,VA)中来协助定性估计。约20至25μL体积的涂料产生了最均匀的涂层并且没有造成所述涂料溢流过阶梯面(142)。在沉降后，将涂层在烘箱中于70℃下固化至少2小时。
用两种方法中的任一种涂覆了疏水材料和超疏水材料的阶梯状孔板(就疏水性硅氧烷涂层的情况而言)，在使用半固体细胞培养基时使弯月面显著地降低。在每个孔中加入约1mL的MethocultTM(Stemcell Technologies,Canada)并将所述板置于湿化培养箱中7至12天。然后将所述板如在实施例1中所述地成像并分析。
对于第一种涂料涂覆方法，Cytonix和Dehesive涂覆材料在温育箱中温育7天和12天后的以孔面积的百分比形式表示的弯月面幅度均为0％，而缺少阶梯特征的经硅氧烷涂覆的对照孔在温育后示出了3％的弯月面面积％。在另外的对照中，没有涂层的阶梯状孔在温育后示出了29％的弯月面面积％。因此，涂层与阶梯特征的结合比只有阶梯特征产生更好的弯月面降低结果。涂层与阶梯特征的结合比只有涂层也产生更好的弯月面降低结果(如图7中所示)。
图8示出了按照本实施例第二种涂料涂覆方法制备的n＝206孔的以孔的覆盖％的形式表示的弯月面幅度。弯月面面积％的中值(median)为0.3％。同样，使用第二种涂覆方法涂覆的涂料与阶梯特征的结合比只有阶梯特征和只有涂料产生更好的弯月面降低结果。这些结果表明涂料和阶梯特征可以相互配合以得到完全的弯月面降低。
上文所描述的内容意在示例说明本发明而非限制性的，本领域的技术人员应该理解在不脱离本文所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下可以做出其它变型和变化。权利要求的范围不应该限于优选的实施方案和实施例，而是应该给出与说明书作为一个整体来看所一致的最宽的解释。

Claims (73)

1.弯月面降低构件，其在用于容纳液体的容器中使用，所述弯月面降低构件包括：
a)物理表面特征，其覆盖了所述容器的内表面的至少一部分以接合所述容器中液体的自由表面，所述物理表面特征包括第一内表面和第二内表面，二者大致相互平行并彼此间隔开；并且包括至少一个第三表面，该第三表面在第一表面和第二表面之间延伸，第三表面与第一内表面和第二内表面相交，第一内表面、第二内表面和第三表面的构造物理性地改变液体与所述物理表面特征之间的后退接触角；和
b)涂覆材料，其被涂覆到所述物理表面特征的第一内表面、第二内表面和第三表面中的至少一个表面上，所述涂覆材料的构造化学性地改变液体与涂覆了所述涂覆材料的所述物理表面特征的第一内表面、第二内表面和第三表面中的至少一个表面之间的后退接触角，借此，在液体与所述弯月面降低构件的第一内表面之间形成的后退接触角为75度至110度。
2.权利要求1的弯月面降低构件，其中所述在液体与所述弯月面降低构件的第一内表面之间形成的后退接触角为85度至95度。
3.权利要求2的弯月面降低构件，其中所述在液体与所述弯月面降低构件的第一内表面之间形成的后退接触角为90度。
4.权利要求1至3任一项的弯月面降低构件，其中所述在液体与所述弯月面降低构件的第一内表面之间形成的后退接触角比在无所述涂覆材料存在的情况下所述液体与所述物理表面特征之间形成的后退接触角更接近90度。
5.权利要求1至3任一项的弯月面降低构件，其中所述在液体与弯月面降低构件的第一内表面之间形成的后退接触角比在无所述物理表面特征存在的情况下所述液体与涂覆了所述涂覆材料的容器的内表面的一部分之间形成的后退接触角更接近90度。
6.权利要求1至3任一项的弯月面降低构件，其中所述涂覆材料是疏水的或超疏水的。
7.权利要求1至3任一项的弯月面降低构件，其中所述在液体与所述弯月面降低构件的第一内表面之间形成的后退接触角比在所述液体与所述弯月面降低构件之间形成的固有接触角更接近90度。
8.权利要求1至3任一项的弯月面降低构件，其中当液体容纳于容器中时，所述第一内表面位于所述第二内表面上方，并且通过所述第二内表面与所述第三表面的相交而限定阶跃边缘。
9.权利要求1至3任一项的弯月面降低构件，其中所述第一内表面至少部分地用所述涂覆材料涂覆，而所述第二内表面基本上不涂覆所述涂覆材料。
10.权利要求1至3任一项的弯月面降低构件，其中所述第二内表面横向地向内部偏离所述第一内表面。
11.权利要求1至3任一项的弯月面降低构件，其中所述第三表面大致垂直于所述第一内表面和所述第二内表面。
12.权利要求1至3任一项的弯月面降低构件，其中所述第三表面以斜角与所述第一内表面和所述第二内表面斜交成角。
13.权利要求1至3任一项的弯月面降低构件，其中所述第三表面基本上是平面的。
14.权利要求1至3任一项的弯月面降低构件，其中所述涂覆材料是基于硅氧烷的。
15.权利要求1至3任一项的弯月面降低构件，其中在液体与所述弯月面降低构件的第一内表面之间形成的固有接触角比在所述液体与所述容器的内表面的一部分之间形成的固有接触角更偏离90度。
16.权利要求1至3任一项的弯月面降低构件，其中所述在液体与所述弯月面降低构件的第一内表面之间的后退接触角比在所述液体与所述容器的内表面的一部分之间测量到的未改变的后退接触角更接近90度。
17.权利要求1至3任一项的弯月面降低构件，其中所述涂覆材料包括含至少63重量％的以下物质中的一种或多种的溶液：甲基全氟丁基乙基硅氧烷、甲基氢硅氧烷、二甲基硅氧烷和甲基乙烯基硅氧烷，所述溶液用含至少60重量％的以下物质中的一种或多种的交联溶液交联：三甲基甲硅烷氧基封端的甲基(全氟丁基乙基)硅氧烷和三甲基甲硅烷氧基封端的甲基氢硅氧烷。
18.权利要求1至3任一项的弯月面降低构件，其中所述涂覆材料包含基于疏水性硅氧烷的涂料和基于超疏水性纳米颗粒的涂料中的至少一种。
19.权利要求1至3任一项的弯月面降低构件，其中所述涂覆材料包含硅氧烷的聚合物的涂料、基于硅氧烷的涂料、基于全氟碳的涂料和基于纳米颗粒的涂料中的至少一种。
20.容器，包括：
a)封闭的底壁和从所述底壁延伸到敞口的顶部部分的侧壁，二者用于在所述容器中保留一容积的液体，所述侧壁包括内表面；和
b)物理表面特征，其覆盖所述内表面的至少一部分以接合所述容器中液体的自由表面，所述物理表面特征包括第一内表面和第二内表面，二者大致相互平行并彼此间隔开；并且包括至少一个第三表面，该第三表面在第一表面和第二表面之间延伸，第三表面与第一内表面和第二内表面相交，第一内表面、第二内表面和第三表面的构造物理性地改变液体和所述物理表面特征之间的后退接触角；和
c)涂覆材料，其被涂覆到所述物理表面特征的第一内表面、第二内表面和第三表面中的至少一个表面上，所述涂覆材料的构造化学性地改变液体与涂覆了所述涂覆材料的所述物理表面特征的第一内表面、第二内表面和第三表面中的至少一个表面之间的后退接触角，借此，在液体与所述物理表面特征的第一内表面之间形成的后退接触角为75度至110度。
21.权利要求20的容器，其中所述物理表面特征与所述容器的侧壁成为一体。
22.权利要求20或21的容器，其中将所述物理表面特征设置在被构造成安装于容器中的单独的嵌入构件之上。
23.权利要求20或21的容器，其中所述物理表面特征围绕所述容器的内周连续地延伸。
24.权利要求20或21的容器，其中所述物理表面特征仅围绕所述容器的内周的一部分延伸。
25.权利要求20的容器，其中所述在液体与所述物理表面特征的第一内表面之间形成的后退接触角为85度至95度。
26.权利要求25的容器，其中所述在液体与所述物理表面特征的第一内表面之间形成的后退接触角为90度。
27.权利要求20或21的容器，其中所述在液体与所述物理表面特征的第一内表面之间形成的后退接触角比在无所述涂覆材料存在的情况下所述液体与所述物理表面特征之间形成的后退接触角更接近90度。
28.权利要求20或21的容器，其中所述在液体与所述物理表面特征的第一内表面之间形成的后退接触角比在无所述物理表面特征存在的情况下所述液体与涂覆了所述涂覆材料的所述容器的内表面的一部分之间形成的后退接触角更接近90度。
29.权利要求20或21的容器，其中所述涂覆材料是疏水的或超疏水的。
30.权利要求20或21的容器，其中所述在液体与所述物理表面特征的第一内表面之间形成的后退接触角比在所述液体与所述物理表面特征之间形成的固有接触角更接近90度。
31.权利要求20或21的容器，其中当液体容纳于所述容器中时，所述第一内表面位于所述第二内表面上方，并且通过所述第二内表面与所述第三表面的相交而限定阶跃边缘。
32.权利要求20或21的容器，其中所述第一内表面至少部分地用所述涂覆材料涂覆，而所述第二内表面基本上不涂覆所述涂覆材料。
33.权利要求20或21的容器，其中所述第二内表面横向地向内部偏离所述第一内表面。
34.权利要求20或21的容器，其中所述第三表面大致垂直于所述第一内表面和所述第二内表面。
35.权利要求20或21的容器，其中所述第三表面以斜角与所述第一内表面和所述第二内表面斜交成角。
36.权利要求20或21的容器，其中所述第三表面基本上是平面的。
37.权利要求20或21的容器，其中所述涂覆材料是基于硅氧烷的。
38.权利要求20或21的容器，其中在液体与所述物理表面特征的第一内表面之间形成的固有接触角比在所述液体与所述容器的内表面的一部分之间形成的固有接触角更远离90度。
39.权利要求20或21的容器，其中所述在所述液体与所述物理表面特征的第一内表面之间的后退接触角比在所述液体与所述容器的内表面的一部分之间测量到的未改变的后退接触角更接近90度。
40.权利要求20或21的容器，其中所述涂覆材料包含含至少63重量％的以下物质中的一种或多种的溶液：甲基全氟丁基乙基硅氧烷、甲基氢硅氧烷、二甲基硅氧烷和甲基乙烯基硅氧烷，所述溶液用含至少60重量％的以下物质中的一种或多种的交联溶液交联：三甲基甲硅烷氧基封端的甲基(全氟丁基乙基)硅氧烷和三甲基甲硅烷氧基封端的甲基氢硅氧烷。
41.权利要求20或21的容器，其中所述涂覆材料包含基于疏水性硅氧烷的涂料和基于超疏水性纳米颗粒的涂料中的至少一种。
42.权利要求20或21的容器，其中所述涂覆材料包含硅氧烷的聚合物的涂料、基于硅氧烷的涂料、基于全氟碳的涂料和基于纳米颗粒的涂料中的至少一种。
43.提供用于在容纳液体的容器中的弯月面降低构件的方法，所述方法包括：
a)提供物理表面特征，所述物理表面特征具有第一内表面和第二内表面，二者大致相互平行并彼此间隔开；并且具有至少一个第三表面，该第三表面在第一表面和第二表面之间延伸，第三表面与第一内表面和第二内表面相交，所述物理表面特征的构造物理性地改变液体和所述弯月面降低构件之间的后退接触角；和
b)用表面涂覆材料至少部分地涂覆第一内表面、第二内表面和第三表面中的至少一个表面，所述涂覆材料的构造化学性地改变液体与所述弯月面降低构件之间的后退接触角。
44.权利要求43的方法，其还包括在将所述涂覆材料涂覆到所述第一内表面、第二内表面和第三表面中的至少一个表面上的同时围绕旋转轴旋转所述物理表面特征。
45.权利要求44的方法，其中所述旋转轴与垂直轴的角度为0度到5度。
46.权利要求43或44的方法，其中将所述物理表面特征以1到25转每分钟的速率围绕旋转轴旋转。
47.权利要求43或44的方法，其还包括在将所述涂覆材料涂覆到第一内表面、第二内表面和第三表面中的至少一个表面上之前，先将所述涂覆材料与溶剂混合以降低所述涂覆材料的粘度。
48.权利要求43或44的方法，其还包括以下步骤：蒸发至少一部分的溶剂以及固化留在所述第一内表面、第二内表面和第三表面中的至少一个表面上的所述涂覆材料。
49.权利要求43或44的方法，其中将所述涂覆材料作为涂覆材料的一般连续珠涂覆到所述第一内表面、第二内表面和第三表面中的至少一个表面上。
50.权利要求43或44的方法，其还包括以下步骤：在涂覆所述涂覆材料的一般连续珠的同时轴向移动所述弯月面降低构件，以在所述第一内表面、第二内表面和第三表面中的至少一个表面上提供涂覆材料的一般螺旋珠。
51.权利要求43或44的方法，其中所述涂覆材料是疏水的或超疏水的。
52.权利要求43或44的方法，其中所述涂覆材料包含硅氧烷的聚合物的涂料、基于硅氧烷的涂料、基于全氟碳的涂料和基于纳米颗粒的涂料中的至少一种。
53.权利要求52的方法，其中所述涂覆材料包含基于疏水性硅氧烷的涂料和基于超疏水性纳米颗粒的涂料。
54.弯月面降低构件，其在用于容纳液体的容器中使用，所述弯月面降低构件包括：
a)物理表面特征，其覆盖了所述容器的内表面的至少一部分以接合所述容器中液体的自由表面，所述物理表面特征包括第一内表面和第二内表面，二者大致相互平行并彼此间隔开；并且包括至少一个第三表面，该第三表面在第一表面和第二表面之间延伸，第三表面与第一内表面和第二内表面相交，第一内表面、第二内表面和第三表面的构造物理性地改变液体和所述物理表面特征之间的后退接触角；和
b)涂覆材料，其被涂覆到所述物理表面特征的第一内表面、第二内表面和第三表面中的至少一个表面上，所述涂覆材料的构造化学性地改变液体与涂覆了所述涂覆材料的所述物理表面特征的第一内表面、第二内表面和第三表面中的至少一个表面之间的后退接触角，借此，在与所述弯月面降低构件接触的液体和与所述第一内表面平行的平面之间形成的界面角为75度至110度。
55.权利要求54的弯月面降低构件，其中在与所述弯月面降低构件接触的液体和与所述第一内表面平行的平面之间形成的界面角为85度至95度。
56.权利要求55的弯月面降低构件，其中在与所述弯月面降低构件接触的液体和与所述第一内表面平行的平面之间形成的界面角为90度。
57.权利要求54至56任一项的弯月面降低构件，其中在与所述弯月面降低构件接触的液体和与所述第一内表面平行的平面之间形成的界面角比在无所述涂覆材料存在的情况下所述液体与所述物理表面特征之间形成的后退接触角更接近90度。
58.权利要求54至56任一项的弯月面降低构件，其中在与所述弯月面降低构件接触的液体和与所述第一内表面平行的平面之间形成的界面角比在无所述物理表面特征存在的情况下所述液体与涂覆了所述涂覆材料的所述容器的内表面的一部分之间形成的后退接触角更接近90度。
59.权利要求54至56任一项的弯月面降低构件，其中所述涂覆材料是疏水的或超疏水的。
60.权利要求54至56任一项的弯月面降低构件，其中在与所述弯月面降低构件接触的液体和与所述第一内表面平行的平面之间形成的界面角比在所述液体与所述弯月面降低构件之间形成的固有接触角更接近90度。
61.权利要求54至56任一项的弯月面降低构件，其中当液体容纳于容器中时，所述第一内表面位于所述第二内表面上方，并且通过所述第二内表面与所述第三表面的相交而限定阶跃边缘。
62.权利要求54至56任一项的弯月面降低构件，其中所述第一内表面至少部分地用所述涂覆材料涂覆，而所述第二内表面基本上不涂覆所述涂覆材料。
63.权利要求54至56任一项的弯月面降低构件，其中所述第二内表面横向地向内部偏离所述第一内表面。
64.权利要求54至56任一项的弯月面降低构件，其中所述第三表面大致垂直于所述第一内表面和所述第二内表面。
65.权利要求54至56任一项的弯月面降低构件，其中所述第三表面以斜角与所述第一内表面和所述第二内表面斜交成角。
66.权利要求54至56任一项的弯月面降低构件，其中所述第三表面基本上是平面的。
67.权利要求54至56任一项的弯月面降低构件，其中所述涂覆材料是基于硅氧烷的。
68.权利要求54至56任一项的弯月面降低构件，其中所述在液体与所述弯月面降低构件的第一内表面之间形成的固有接触角比在所述液体与所述容器的内表面的一部分之间形成的固有接触角更远离90度。
69.权利要求54至56任一项的弯月面降低构件，其中所述在液体与所述弯月面降低构件的第一内表面之间的后退接触角比在所述液体与所述容器的内表面的一部分之间测量到的未改变的后退接触角更接近90度。
70.权利要求54至56任一项的弯月面降低构件，其中所述涂覆材料包含含至少63重量％的以下物质中的一种或多种的溶液：甲基全氟丁基乙基硅氧烷、甲基氢硅氧烷、二甲基硅氧烷和甲基乙烯基硅氧烷，所述溶液用含至少60重量％的以下物质中的一种或多种的溶液交联：三甲基甲硅烷氧基封端的甲基(全氟丁基乙基)硅氧烷和三甲基甲硅烷氧基封端的甲基氢硅氧烷。
71.权利要求54至56任一项的弯月面降低构件，其中所述涂覆材料包含基于疏水性硅氧烷的涂料和基于超疏水性纳米颗粒的涂料中的至少一种。
72.权利要求54至56任一项的弯月面降低构件，其中所述涂覆材料包含硅氧烷的聚合物的涂料、基于硅氧烷的涂料、基于全氟碳的涂料和基于纳米颗粒的涂料中的至少一种。
73.容器，其包括：
a)封闭的底壁和从所述底壁延伸到敞口的顶部部分的侧壁，二者用于在所述容器中保留一容积的液体，所述侧壁包括内表面；和
b)权利要求54至72任一项的弯月面降低构件。
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