組織臨界面模型構建方法及三維培養細胞的微流控芯片技術

本發明專利技術為一種聯合培養細胞的微流控芯片，其包括芯片層與覆蓋層，其中所述芯片層與覆蓋層結合后內包含多條通道，通道中間包括連通部分，且中間通道的深度較其他通道淺，或者中間通道較口徑較其他通道?。幻織l通道上設置進出孔。其中優選通道數目為3條，兩側通道以中間通道為軸線對稱分散設置，且各通道底部水平，各通道兩端設置進出口。該微流控芯片可以實現細胞的三維生長，并可以在中間構建出組織臨界面模型，進而通過注入藥物達到觀察疾病機制的效果，該芯片結構合理使用方便，可以有效的建立生物模型，且可實時觀察模型情況。

【技術實現步驟摘要】
組織臨界面模型構建方法及三維培養細胞的微流控芯片
本專利技術屬于細胞培養后構建模型的一種芯片，特別針對兩種或兩種以上細胞構建接觸面模型時使用的一種微流控芯片及其模型構建方法，具體涉及為組織臨界面模型構建方法及三維培養細胞的微流控芯片。
技術介紹
目前，臨床中對于疾病機制的研究多依賴于傳統的動物造模和二維細胞培養的方法觀察病變現象。但動物模型造模周期長，且不能對病變過程實現實時動態監控，即不能實現病變過程的“全景”再現；而常規的細胞二維培養，微環境過于單一，與體內細胞生長方式及其所處微環境不符，造成得到的部分結果“失真”。因此需要一種可以建立三維細胞生長模型的結構以實現實時觀察不同細胞間的相互作用。微流控芯片技術的發展使模型建立微量化，直觀化成為現實，因此可以利用微流控芯片建立一種三維細胞生長模型。如何設計微流控芯片的通道及各接觸面的構建，成為解決問題的關鍵。本專利技術利用微流控技術，設計并制作了一種微流控芯片，用于模擬體內特定微結構(如肺泡上皮-間質交界、肺泡-毛細血管交界等)，并在此基礎上誘發病理模型，對病變過程進行實時監控，為后續機制研究及干預治療奠定理論及方法基礎，具體提供了一種三維培養細胞的微流控芯片。
技術實現思路
為了實現在微流控芯片內建立三維細胞的目的，本專利技術的目的是提供一種能解決上述問題的三維培養細胞的微流控芯片。本專利技術的目的通過以下技術方案實現：一種三維培養細胞的微流控芯片，其包括芯片層與覆蓋層，其特征在于，所述芯片層與覆蓋層結合后內包含2-多條通道，通道中間包括連通部分，且中間通道的深度較其他通道淺，或者中間通道口徑較其他通道??；每條通道上設置進出孔。本微流控芯片通過設置2-多條通道及中間連通部分可以實現組織臨界面的建立，且簡單方便。進一步，還設置覆蓋進出孔的封堵帽，封堵帽下部尺寸與進出孔孔徑相同，上端尺寸較大，此種設置方便對封堵帽的操作，且能有效對進出孔進行封堵。進一步，所述通道數目為3條。3條通道的設置可以實現2-3中組織間臨界面的構建。進一步，兩側通道呈分散狀設置，中間通道直線設置，通道中間連通部分均勻設置。此種設置可以使每個通道的進出孔有效分離，操作方便。進一步，所述兩側通道以中間通道為軸線對稱設置。對稱的設置可以讓整個芯片看起來美觀，且能夠有效節省芯片空間。進一步，所述通道形狀為方形，且通道兩端分別設置進出孔。兩端設置的進出孔可以更好的方便操作者的操作。進一步，所述各通道在芯片層上底面水平，在覆蓋層上中間通道處設置突出，使中間通道較淺。此種設置可以保證構建臨界面更加接近真實臨界面。進一步，所述通道形狀為圓形或者橢圓形通道。圓形與橢圓形的設置更加接近真實的官腔壁或者血管壁。進一步，所述圓形或橢圓形通道均勻設置于芯片層與覆蓋層上，拼合而成，各通道在中間設置連通部分。進一步，所述中間通道設置為方形通道，其他通道設置為圓形或橢圓形通道。此種設置可以有效模擬兩邊為官腔或血管中間不為腔道的組織臨界面模型。進一步，采用PDMS材料及軟光刻技術進行芯片制作。進一步，所述芯片尺寸約為1.4cmx1.4cm；各通道尺寸為：中間通道寬度(1mm),兩側通道寬度均為1.5mm。利用上述芯片建立組織臨界面模型的方法，具體步驟如下：(1)打開中間通道進出孔，關閉兩側微通道進出孔，將細胞-細胞外基質混合物注入中間通道，使其成三維生長；(2)打開單側通道進出孔，其他關閉，用基質膠對通道內壁進行包被，將另一種細胞混懸液注入開發通道，使細胞單層貼壁生長于微通道內表面，呈腔狀生長，以模擬生物壁及腔；(3)如果有多個通道，逐次開發單個通道進出孔，關閉其他通道進出孔，用步驟(2)中的方法將后續細胞混懸液注入右側通道，貼壁生長于通道內表面，呈管腔樣生長，每個通道內注入一種細胞混懸液；(4)在上述生理結構模型基礎上，用藥物刺激誘發病理模型，觀測病變過程。利用上述芯片建立組織臨界面模型的方法，所述微流控芯片設置3個通道，具體步驟如下：(1)打開中間通道進出孔，關閉兩側微通道進出孔，將細胞-細胞外基質混合物注入中間通道，使其成三維生長；(2)打開一側通道進出孔，關閉另一側通道進出孔，用基質膠對通道內壁進行包被，將另一種細胞混懸液注入打開通道，使細胞單層貼壁生長于微通道內表面，呈腔狀生長，以模擬生物壁及腔；(3)打開另一側通道進出孔，用(2)中的方法將第三種細胞混懸液注入右側通道，貼壁生長于通道內表面，呈管腔樣生長；(4)在上述生理結構模型基礎上，用藥物刺激誘發病理模型，觀測病變過程。進一步，建立組織臨界面模型的方法為：(1)打開中間通道進出孔，關閉左右兩側微通道進出孔，將間質細胞-細胞外基質混合物注入中間通道，使其成三維生長，模擬肺間質區域；(2)打開左側通道進出孔，用基質膠對通道內壁進行包被，將上皮細胞混懸液注入左側通道，使上皮細胞單層貼壁生長于微通道內表面，呈腔狀生長，以模擬肺泡壁和肺泡腔；(3)關閉左側微通道進出孔，打開右側通道進出孔，用(2)中的方法將血管內皮細胞混懸液注入右側通道，貼壁生長于通道內表面，呈管腔樣生長，以模擬血管壁和血管腔；(4)在上述生理結構模型基礎上，用藥物刺激誘發病理模型，觀測病變過程。進一步，用上述方法，還可模擬人體內各種組織交界面微結構，模擬該微結構的病變以觀察，干預。與現有技術相比，本專利技術三維培養細胞的微流控芯片可以實現細胞的三維生長，并能有效建立組織臨界面模型，模擬生理結構。附圖說明圖1為本專利技術整體結構示意圖；圖2為本專利技術帶封堵帽整體結構示意圖；圖3為本專利技術芯片層結構示意圖；圖4為本專利技術覆蓋層結構示意圖；圖5為本專利技術中間部分橫向剖視圖；圖6為本專利技術封堵帽結構示意圖；圖7為本專利技術實施例5構建肺泡-毛細血管屏障結構圖；圖中，1、芯片層；2、覆蓋層；21、進出孔；31、中間通道；32、兩側通道；33、連通部分；34、突出；4、封堵帽。具體實施方式實施例1一種三維培養細胞的微流控芯片一種三維培養細胞的微流控芯片，包括芯片層1與覆蓋層2，其中芯片層1與覆蓋層2結合后內包含3條通道，通道中間包括連通部分33，且中間通道31的深度較其他通道淺，通道形狀為方形，且通道兩端分別設置進出孔21。兩側通道32呈分散狀設置，中間通道31直線設置，兩側通道32以中間通道31為軸線對稱設置，通道中間連通部分33均勻設置。此種設置可以使每個通道的進出孔21有效分離，操作方便。3條通道在芯片層1上底面水平，在覆蓋層2上中間通道31處設置突出34，使中間通道31較淺。此種設置可以保證構建臨界面更加接近真實臨界面。采用PDMS材料及軟光刻技術進行芯片制作。本微流控芯片通過設置3條通道及中間連通部分33可以實現組織臨界面的建立，且簡單方便。實施例2一種三維培養細胞的微流控芯片一種三維培養細胞的微流控芯片，包括芯片層1與覆蓋層2，其中芯片層1與覆蓋層2結合后內包含3條通道，通道中間包括連通部分33，且中間通道31的深度較其他通道淺，通道形狀為方形，且通道兩端分別設置進出孔21。還設置覆蓋進出孔21的封堵帽4，封堵帽4下部尺寸與進出孔21孔徑相同，上端尺寸較大，此種設置方便對封堵帽4的操作，且能有效對進出孔21進行封堵。兩側通道32呈分散狀設置，中間通道31直線設置，兩側通道32以中間通道31為軸線對稱設置，通道中間連通部本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種三維培養細胞的微流控芯片，其包括芯片層(1)與覆蓋層(2)，其特征在于，所述芯片層(1)與覆蓋層(2)結合后內包含2?多條通道，通道中間包括連通部分(33)，且中間通道(31)的深度較其他通道淺，或者中間通道(31)口徑較其他通道小；每條通道上設置進出孔(21)。

【技術特征摘要】
1.一種三維培養細胞的微流控芯片，其包括芯片層(1)與覆蓋層(2)，其特征在于，所述芯片層(1)與覆蓋層(2)結合后內包含2-多條通道，通道中間包括連通部分(33)，且中間通道(31)的深度較其他通道淺，或者中間通道(31)口徑較其他通道小；每條通道上設置進出孔(21)。2.根據權利要求1所述的三維培養細胞的微流控芯片，其特征在于，所述通道數目為3條，兩側通道(32)呈分散狀設置，中間通道(31)直線設置，通道中間連通部分(33)均勻設置。3.根據權利要求2所述的三維培養細胞的微流控芯片，其特征在于，所述兩側通道(32)以中間通道(31)為軸線對稱設置。4.根據權利要求1所述的三維培養細胞的微流控芯片，其特征在于，所述通道形狀為方形，且通道兩端分別設置進出孔(21)。5.根據權利要求1所述的三維培養細胞的微流控芯片，其特征在于，所述各通道在芯片層(1)上底面水平，在覆蓋層(2)上中間通道(31)處設置突出(34)，使中間通道(31)較淺。6.根據權利要求1所述的三維培養細胞的微流控芯片，其特征在于，所述通道形狀為圓形或者橢圓形通道。7.根據權利要求6所述的三維培養細胞的微流控芯片，其特征在于，所述圓形或橢圓形通道均勻設置于芯片層(1)與覆蓋層(2)上，拼合而成，各通道在中間設置連通部分(33)。8.根據權利要求1所述的三維培養細胞的微流控芯片，其特征在于，所述中間通道(31)設置為方形通道，其他通道設置為圓形...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王辰，代華平，何佳芮，
申請(專利權)人：首都醫科大學，
類型：發明
國別省市：北京,11