一种用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片及其制备方法，该肿瘤类器官芯片包括硬质基材层以及设置于硬质基材层上方的PDMS层；其中，PDMS层内部包括流体入口和流体出口，与流体入口和所述流体出口连接的流体通道以及由流体通道围绕的三个培养腔室，三个培养腔室的外围由微柱阵列组成；本发明专利技术的芯片结构设计巧妙，加样方便快捷，利用微柱阵列形成相对独立的灌注、培养空间，并且腔室内可以实现对于细胞赋予相同的动态流体培养条件，既可以研究不同细胞相互作用，也可以作为同种细胞的培养，采用本发明专利技术的芯片能够实时观察肿瘤的发生、生长和转移，从而准确评价药物在不同阶段实际效果，对未来个性精准肿瘤治疗具有较高的应用前景。肿瘤治疗具有较高的应用前景。肿瘤治疗具有较高的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片及其制备方法


[0001]本专利技术涉及微流体芯片及其制备方法领域，尤其涉及一种用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片及其制备方法。

技术介绍

[0002]临床前的抗癌药物评价以及临床上药物测试具有重要的意义，传统药物评价评价成本高，有效性一般，因为传统2D细胞平面培养和小动物模型与人体存在较大差异，不足以用于准确研究药物的疗效和解决临床肿瘤耐药性问题；此外，不同患者的肿瘤存在较大差异，临床往往难以根据患者进行定制化高通量的药物筛选。体外肿瘤模型是具有潜力的新型评价平台，肿瘤类器官作为一种新型的体外肿瘤模型来源于患者本身，其最大化的保留了亲本的免疫肿瘤微环境特性和基因突变谱，是一种能高效应用于研究肿瘤疾病和药物筛选的体外模型。但由于人体肿瘤组织中的异质微环境十分复杂，除了大量的肿瘤细胞，还有免疫细胞、成纤维细胞、血管细胞等细胞类型，且细胞与细胞、细胞与细胞外基质存在复杂的相互作用，以上复杂的肿瘤微环境对于肿瘤的疾病发展和药物敏感性具有重要意义。但是，现有的类器官培养方法无法真正模拟真实的异质肿瘤微环境，迫切需要能模拟体内多种细胞参与的肿瘤异质微环境模型，从而用于多种细胞相互作用及肿瘤发生、转移、进展机理探究。此外，体内的肿瘤微环境是一个动态的过程，包含流体剪切力、pH和梯度的理化因子等物理化学特征，而传统的细胞培养方法难以重建真实的肿瘤异质微环境。
[0003]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0004]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片及其制备方法，旨在解决现有的类器官培养方法无法真正模拟真实的异质肿瘤微环境问题。
[0005]本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：一种用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片，其中，包括硬质基材层以及设置于所述硬质基材层上方的PDMS层；其中，所述PDMS层内部包括流体入口和流体出口，与所述流体入口和所述流体出口连接的流体通道以及由所述流体通道围绕的三个培养腔室，所述三个培养腔室的外围由微柱阵列组成。
[0006]所述的用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片，其中，所述硬质基材层中的硬质基材为PDMS、玻璃、PMMA、聚丙烯、聚乙烯中的一种。
[0007]所述的用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片，其中，所述流体通道与所述流体入口和所述流体出口均通过蛇形结构流体通道连接，所述蛇形结构流体通道的宽度为0.6
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1.5mm，深度为0.1
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0.5mm。
[0008]所述的用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片，其中，所述三个培养腔室成等距三角形空间分布，所述三个培养腔室两两之间通过矩形通道连接，所述三个培养腔室均为圆形细胞培养腔室，所述圆形细胞培养腔室的直径为0.5
‑
1.5mm。
[0009]所述的用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片，其中，在所述三个培养腔室的上方分别设置有加样口。
[0010]所述的用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片，其中，所述三个培养腔室中的一个培养腔室中接种负载有肿瘤细胞的生物墨水溶液，所述三个培养腔室中的另外两个培养腔室中接种负载有基质细胞的生物墨水溶液。
[0011]所述的用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片，其中，所述生物墨水溶液的溶度为1%
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10%，所述生物墨水溶液为温敏型生物墨水溶液或光敏型生物墨水溶液。
[0012]所述的用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片，其中，所述温敏型生物墨水为I型胶原、基质胶、透明质酸、纤维蛋白原中一种或多种；所述光敏型生物墨水为明胶丙烯酸酯、透明质酸丙烯酸酯、结冷胶丙烯酸酯、海藻酸丙烯酸酯中的一种或多种。
[0013]所述的用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片，其中，所述基质细胞为成纤维细胞、血管内皮细胞、巨噬细胞、淋巴细胞中的一种或多种。
[0014]所述的用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片，其中，所述微柱阵列中的微柱为圆形，所述微柱的直径为0.05
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0.1mm，阵列间距为0.02
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0.1mm；或，所述微柱阵列中的微柱为正方形，所述微柱的边长为0.05
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0.1mm，阵列间距为0.02
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0.1mm。
[0015]有益效果：本专利技术公开了一种用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片，其包括硬质基材层以及设置于所述硬质基材层上方的PDMS层；其中，所述PDMS层内部包括流体入口和流体出口，与所述流体入口和所述流体出口连接的流体通道以及由所述流体通道围绕的三个培养腔室，所述三个培养腔室的外围由微柱阵列组成。本专利技术的微流体器官芯片结构设计巧妙，加样方便快捷，利用微柱阵列形成相对独立的灌注、培养空间，微柱的尺寸在保障不渗漏的同时，可以满足营养物质交换，并且腔室内可以实现对于细胞赋予相同的动态流体培养条件，克服了变量控制不同对于实验结果的影响，减少了未知因素的干扰，减少细胞间的功能差异，既可以研究不同细胞相互作用，重建复杂的异质肿瘤多细胞微环境，也可以作为同种细胞的培养，提高了细胞培养效率和药物筛选结果准确性，采用本专利技术的芯片能够实时观察肿瘤的发生、生长和转移，从而准确的评价药物在不同阶段实际效果，对未来个性精准肿瘤治疗具有较高的应用前景。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片的俯视内部结构示意图；图2为本专利技术实施例用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片整体结构示意图；图3为本专利技术实施例用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片封装后的整体实物图；图4为本专利技术实施例用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片的一个培
养腔室放大示意图；图5为本专利技术实施例用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片的一个培养腔室内部形成的乳腺癌肿瘤类器官球体实物图。
[0017]附图标记：硬质基材层10，PDMS层20，流体入口21，蛇形结构流体通道22，流体通道23，培养腔室24，微柱阵列25，流体出口26，矩形连接通道27，加样口28。
具体实施方式
[0018]本专利技术提供一种用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。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。
[0019]微流体芯片技术作为近年来飞速发展的一门新兴技术，依靠其尺度精确、高度集成、材料制作工艺多样、设计灵活多变和可控性高等特点，可用于模拟体内组织和器官的生理条件和功能。
[0020]因此，基于临床病人肿瘤标本，体外快速构建一种工程化的异质肿瘤类器官芯片，用于临床前和临床上高通量药物筛选具有重要意义。如何在微本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片，其特征在于，包括硬质基材层以及设置于所述硬质基材层上方的PDMS层；其中，所述PDMS层内部包括流体入口和流体出口，与所述流体入口和所述流体出口连接的流体通道以及由所述流体通道围绕的三个培养腔室，所述三个培养腔室的外围由微柱阵列组成。2.根据权利要求1所述的用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片，其特征在于，所述硬质基材层中的硬质基材为PDMS、玻璃、PMMA、聚丙烯、聚乙烯中的一种。3.根据权利要求1所述的用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片，其特征在于，所述流体通道与所述流体入口和所述流体出口均通过蛇形结构流体通道连接，所述蛇形结构流体通道的宽度为0.6
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1.5mm，深度为0.1
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0.5mm。4.根据权利要求1所述的用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片，其特征在于，所述三个培养腔室成等距三角形空间分布，所述三个培养腔室两两之间通过矩形通道连接，所述三个培养腔室均为圆形细胞培养腔室，所述圆形细胞培养腔室的直径为0.5
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1.5mm。5.根据权利要求4所述的用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片，其特征在于，在所述三个培养腔室的上方分别设置有加样口。6.根据权利要求1所述的用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，陈友，徐菁，
申请(专利权)人：上海芯航生科生命科学有限公司，
类型：发明
国别省市：