基于亲疏水阵列芯片的三维细胞球悬滴培养及共培养方法技术

本发明专利技术涉及基于亲疏水阵列芯片的三维细胞球悬滴培养及共培养方法，属于三维细胞共培养领域。本发明专利技术公开了一种基于亲疏水阵列芯片的三维细胞共培养技术，能够实现高通量的三维细胞球共培养，为研究三维条件下细胞间相互作用以及药物筛选等提供了一种方法。该方法的具体步骤为：制备亲疏水阵列芯片，并使用悬滴法在亲疏水阵列芯片上培养三维细胞球，细胞球成球之后，将两个不同细胞球阵列上下对接融合，并移走上层的芯片，将下层的芯片继续悬滴培养，直至液滴内两种细胞球生长到一起，根据要求对组装体进行实时观察和具体分析。求对组装体进行实时观察和具体分析。求对组装体进行实时观察和具体分析。

【技术实现步骤摘要】
基于亲疏水阵列芯片的三维细胞球悬滴培养及共培养方法


[0001]本专利技术涉及三维细胞共培养领域，更具体地，涉及基于亲疏水阵列芯片的三维细胞球悬滴培养及共培养方法。

技术介绍

[0002]传统二维细胞培养方法存在诸多弊端，主要包括存在二维平面培养无法模拟生理状态下细胞的三维生长环境，长期培养会导致细胞表型改变，为生物医学研究带来障碍，例如一些用于组织工程的细胞分化和形态发生过程已被证明优先发生在三维培养而非二维培养中。此外，二维培养相较于三维培养受限于平面的空间，无法实现大规模的细胞扩增。
[0003]目前在进行三维细胞培养方法，主要采用了基于支架的技术，例如基于水凝胶和聚合物硬质材料等的支撑，和无支架技术，例如悬滴微孔板、磁悬浮和具有超低附着涂层的球体微孔板等。在这些方法中，基于支架的培养方式而往往需要预先制备支架，耗时耗力，增加三维细胞培养成本。无支架的细胞培养，虽然操作相对简单，但是对技术要求高，且得到的细胞球体均一性不好控制，应用受限。
[0004]悬滴法作为无支架三维细胞培养的典型代表，具有操作简单，实用性强等特点，但是目前商业化的悬滴培养装置价格较贵，且无法实现两种或者多种细胞的共培养。由此，亟待开发出一种简单可操作性强的三维细胞共培养技术。

技术实现思路

[0005]针对现有三维细胞培养技术通量低，操作复杂，商业化的培养装置和材料价格昂贵，且无法实现多种细胞共培养，本专利技术提出一种基于亲疏水阵列芯片的三维细胞球悬滴培养及共培养方法。在亲疏水阵列芯片的亲水区域滴加细胞悬液，然后将所述芯片接种细胞的一面朝下，悬空放置在细胞培养板中，进行悬滴成球培养；通过芯片对接使两种细胞球融合到一个液滴中，进行悬滴共培养。本专利技术能够实现大量三维细胞球体培养，且能够精确控制细胞球体大小，保证细胞球均一性。
[0006]根据本专利技术第一方面，提供了一种基于亲疏水阵列芯片的三维细胞球悬滴培养方法，在亲疏水阵列芯片的亲水区域滴加细胞悬液，然后将所述芯片接种细胞的一面朝下，悬空放置在细胞培养板中，进行悬滴成球培养。
[0007]优选地，所述亲疏水阵列芯片的制备具体为：利用激光雕刻机在聚二甲基硅氧烷膜或聚四氟乙烯膜上雕刻出亲疏水阵列，将所述亲疏水阵列和玻璃片进行等离子处理，再进行共价键合，即得到所述亲疏水阵列芯片；所述亲疏水阵列芯片中的亲疏水阵列的玻璃片裸露区域为亲水区域，共价键合区域为疏水区域。
[0008]优选地，所述细胞为脂肪细胞、乳腺肿瘤细胞、肠类器官细胞培养物或血管内皮细胞。
[0009]根据本专利技术另一方面，提供了一种基于亲疏水阵列芯片的三维细胞球共培养方法，包括以下步骤：
[0010](1)在各个亲疏水阵列芯片的亲水区域分别滴加不同的细胞悬液，然后将所述芯片接种细胞的一面朝下，分别悬空放置在细胞培养板中，进行悬滴成球培养；
[0011](2)在步骤(1)所述细胞悬液培养成细胞球后，将不同的细胞球阵列上下对接，使两片芯片的亲水区域的液滴融合，并移走上层的芯片，将下层的芯片继续悬滴培养，直至液滴内的细胞球融合生长，实现三维细胞共培养。
[0012]优选地，所述亲疏水阵列芯片的制备具体为：利用激光雕刻机在聚二甲基硅氧烷膜或聚四氟乙烯膜上雕刻出亲疏水阵列，将所述亲疏水阵列和玻璃片进行等离子处理，再进行共价键合，即得到所述亲疏水阵列芯片；所述亲疏水阵列芯片中的亲疏水阵列的玻璃片裸露区域为亲水区域，共价键合区域为疏水区域。
[0013]优选地，所述不同的细胞分别为脂肪细胞和乳腺肿瘤细胞，或者分别为肠类器官细胞培养物和血管内皮细胞。
[0014]优选地，所述步骤(2)之后，还包括将融合生长的细胞球与其它的不同的细胞球阵列上下对接，待液滴融合后进行悬滴培养。
[0015]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
[0016](1)本专利技术利用了芯片表面亲水区域的吸附特性以及悬滴培养的方法，能够实现高通量三维细胞球体培养，且通过改变加入阵列细胞悬液密度或者体积能够精确控制细胞球体大小，保证细胞球均一性，操作过程简单快速，对于研究高通量药物筛选，组织工程，干细胞分化，个性化医疗，个性化疾病模型等领域都有着重要意义。
[0017](2)利用本专利技术，可实现两种甚至多种三维细胞球共培养，有利于揭示在三维共培养环境下两种或者多种细胞间的相互作用。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的亲疏水阵列制作过程示意图。
[0019]图2为本专利技术悬滴培养装置制作示意图。
[0020]图3为细胞球的制备及培养示意图。
[0021]图4为共培养球体形成及培养示意图。
[0022]图5为MCF
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7细胞球成球过程及活性验证图。
[0023]图6为脂肪细胞球体形成图。
[0024]图7脂肪
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乳腺肿瘤组装体实验示意图。
[0025]图8为脂肪
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乳腺肿瘤组装体长时共培养图。
具体实施方式
[0026]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0027]一种基于亲疏水阵列芯片的三维细胞共培养方法，所述方法包括以下步骤：
[0028](1)制备亲疏水阵列芯片：芯片表面具有多个亲水区域，每个所述亲水区域可吸附
一个细胞悬液液滴；
[0029](2)制备悬滴培养装置：在培养器皿中放置支架，以支撑阵列芯片的悬滴培养；
[0030](3)制备三维细胞球体：使用目标芯片通过悬滴培养分别制备不同种类的三维细胞球体；
[0031]将一定浓度的细胞悬液，接种到亲疏水阵列中的亲水区域，接种细胞后，将芯片接种细胞的一面朝下，悬空放置在细胞培养板中，进行悬滴成球培养，每个液滴内可形成一个细胞球；
[0032](4)两种细胞球共培养：通过芯片对接使两种细胞球融合到一个液滴中，进行悬滴共培养；
[0033]待两块阵列细胞球长好后，将目标芯片上下对接，让两片芯片的亲水区域的液滴融合，使上面芯片的细胞球通过液面张力和重力等作用进入下面的液滴中，移走上层芯片，将下层芯片继续按照(3)中的悬滴培养。得到的目标芯片即为双球共培养阵列芯片，所述的芯片的每个亲水区域都吸附有一个目标液滴，每个液滴都有两个细胞球。
[0034]本专利技术一种基于亲疏水阵列芯片的三维细胞共培养方法，制备亲疏水阵列芯片，并使用悬滴法在亲疏水阵列芯片上培养三维细胞球，细胞球成球之后，将两个不同细胞球阵列上下对接，让两片芯片的亲水区域的液滴融合，并移走上层的芯片，将下层的芯片继续悬滴培养，直至液滴内的多细胞球生长到一起，根据具体实验要求对细胞球组装体进行实时观察和具体分析。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于亲疏水阵列芯片的三维细胞球悬滴培养方法，其特征在于，在亲疏水阵列芯片的亲水区域滴加细胞悬液，然后将所述芯片接种细胞的一面朝下，悬空放置在细胞培养板中，进行悬滴成球培养。2.如权利要求1所述的基于亲疏水阵列芯片的三维细胞球悬滴培养方法，其特征在于，所述亲疏水阵列芯片的制备具体为：利用激光雕刻机在聚二甲基硅氧烷膜或聚四氟乙烯膜上雕刻出亲疏水阵列，将所述亲疏水阵列和玻璃片进行等离子处理，再进行共价键合，即得到所述亲疏水阵列芯片；所述亲疏水阵列芯片中的亲疏水阵列的玻璃片裸露区域为亲水区域，共价键合区域为疏水区域。3.如权利要求1所述的基于亲疏水阵列芯片的三维细胞球悬滴培养方法，其特征在于，所述细胞为脂肪细胞、乳腺肿瘤细胞、肠类器官细胞培养物或血管内皮细胞。4.一种基于亲疏水阵列芯片的三维细胞球共培养方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在各个亲疏水阵列芯片的亲水区域分别滴加不同的细胞悬液，然后将所述芯片接种细胞的一面朝下，分别悬空放置在细胞培养板中，进行悬滴成球培养；(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李一伟，刘笔锋，雷梦成，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：