一种用于模拟体内肾癌细胞及其转移微环境的仿生微流控芯片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于模拟体内肾癌细胞及其转移微环境的仿生微流控芯片及其制备方法，其结构包括：第一层PDMS基片、第二层PDMS基片和第三层PDMS基片，第一层PDMS基片上设有进样孔和废液池，第二层PDMS基片上设有间质微环境，第三层PDMS基片上设有三个单元：肾癌原发灶单元、血管单元和转移灶单元；其中进样孔连接各单元的上端，废液池连接各单元的下端，各单元在结构上相互独立但可通过间质通道相互扩散细胞因子；芯片制备方法为：首先制备含有微结构的SU

【技术实现步骤摘要】
一种用于模拟体内肾癌细胞及其转移微环境的仿生微流控芯片及其制备方法


[0001]本专利技术涉及微流控芯片
，尤其涉及一种用于模拟体内肾癌细胞及其转移微环境的仿生微流控芯片及其制备方法。

技术介绍

[0002]癌细胞转移是包括肾癌在内的所有癌症死亡病例的主要原因，是基础医学和临床医学的重大难题之一。癌细胞转移是一个极其复杂的生理过程，通常包括原发肿瘤病变增殖、肿瘤细胞分离、肿瘤细胞迁移溢出并在转移器官形成新的肿瘤集团。肿瘤细胞转移具有高度器官选择性，该过程涉及肿瘤细胞和靶器官之间的相互作用，目前器官特异性的肿瘤转移的精确机制还未研究清楚。
[0003]肾癌又称肾细胞癌，是泌尿系统中常见的恶性肿瘤之一。临床研究显示，肾癌最常转移的器官为骨组织和肺组织，体外研究肾癌的转移模式有助于进一步指导制定肾癌转移患者的治疗策略。因此，专利技术一种用于模拟体内肾癌细胞及其转移微环境的仿生微流控芯片用于模拟肾癌体内转移微环境具有十分重要的意义。目前，用于模拟生理及疾病过程所使用的动物模型是十分昂贵的，且实验周期较长，动物模型也不能很好的控制肾癌细胞转移的定位和趋向性，从而不能正确的反映人类体内肾癌细胞转移的生理状态，实用性较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种用于模拟体内肾癌细胞及其转移微环境的仿生微流控芯片及其制备方法，以克服动物模型实用性较低的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0006]一种用于模拟体内肾癌细胞及其转移微环境的仿生微流控芯片，包括：第一层PDMS基片、第二层PDMS基片和第三层PDMS基片；
[0007]所述第一层PDMS基片为顶层，第一层PDMS基片的一侧依次设有第一进样孔、第二进样孔、第三进样孔、第四进样孔和第五进样孔，另一侧依次设有第一废液池、第二废液池、第三废液池、第四废液池和第五废液池；
[0008]所述第二层PDMS基片为中间层，第二层PDMS基片上设有间质微环境，所述间质微环境包括第一间质通道和第二间质通道；
[0009]所述第三层PDMS基片为底层，第三层PDMS基片包括：肾癌原发灶单元、血管单元和转移灶单元；
[0010]所述第一进样孔与所述肾癌原发灶单元上端连接，所述第一废液池与肾癌原发灶单元下端连接；
[0011]所述第二进样孔与所述第一间质通道上端连接，所述第二废液池与第一间质通道下端连接；
[0012]所述第三进样孔与所述血管单元上端连接，所述第三废液池与血管单元下端连
接；
[0013]所述第四进样孔与所述第二间质通道上端连接，所述第四废液池与第二间质通道下端连接；
[0014]所述第五进样孔与所述转移灶单元上端连接，所述第五废液池与转移灶单元下端连接；
[0015]所述第三层PDMS基片上的肾癌原发灶单元通过所述第一间质通道与所述血管单元连接，所述血管单元通过所述第二间质通道与所述转移灶单元连接。
[0016]进一步地，所述进样口、废液池的横截面均为等径的圆形，直径范围为 8
‑
10mm。
[0017]进一步地，所述肾癌原发灶单元、血管单元和转移灶单元的截面均为相同的矩形，单元凹槽的长为35
‑
40mm，宽为8
‑
10mm，高为4
‑
6mm；三个单元在结构上相互平行且相互独立，但可通过间质微环境使化学因子或细胞因子在各单元中相互扩散。
[0018]进一步地，提出一种用于模拟体内肾癌细胞及其转移微环境的仿生微流控芯片的制备方法，其步骤包括：
[0019]步骤1、制备含有微通道和微结构的微流控芯片的SU
‑
8阳模；
[0020]步骤2、以SU
‑
8阳模为模板，以PDMS为复制原料，制备所述第一层 PDMS基片、第二层PDMS基片、第三层PDMS基片；
[0021]步骤3、将第一层PDMS基片、第二层PDMS基片和第三层PDMS基片依次放置并封接；
[0022]步骤4、将细胞培养后通过进样孔接种进微流控芯片。
[0023]进一步地，所述步骤1包括以下步骤：
[0024]步骤1.1、使用设计软件CAD绘制微流控芯片中的微通道和微结构；
[0025]步骤1.2、将绘制图打印在SU
‑
8胶片上作为掩膜；
[0026]步骤1.3、采用标准光刻工艺制成SU
‑
8模具。
[0027]进一步地，所述步骤2包括以下步骤：
[0028]步骤2.1、将SU
‑
8模具放置在真空环境中，将PDMS和固化剂按质量比 10：1混匀并浇涂在模具表面，80℃的环境下烘烤模具一小时；
[0029]步骤2.2、将SU
‑
8模具冷却后缓慢将PDMS从模具表面上撕下，在第一层PDMS基片上钻出进样孔、废液池和间质通道；
[0030]步骤2.3、对第三层PDMS基片进行区室化设计，划分出三个结构单元：肾癌原发灶单元、血管单元和转移灶单元，使各单元结构相互独立并可通过间质通道相互联系；
[0031]步骤2.4、将第一层PDMS基片、第二层PDMS基片和第三层PDMS基片进行切割，尺寸为：长55
‑
60mm，宽40
‑
45mm，高4
‑
6mm。
[0032]进一步地，所述步骤4包括以下步骤：
[0033]步骤4.1、间质细胞的接种：将制作完成的PDMS芯片高压灭菌后，置于冰盒上，将间质细胞溶液消化、离心后加入BME培养基重悬，反复吹打后通过第二进样孔或第四进样孔加入到基质通道内，显微镜下调整细胞密度至 3.15
×
104个细胞/cm2后，将芯片放入37℃、5％CO2浓度的孵箱中培养过夜；
[0034]步骤4.2、微流控芯片中HK
‑
2细胞的接种：待HK
‑
2细胞达到90％融合度后消化细胞，将HK
‑
2细胞溶液进行离心重悬后吹打为单个细胞悬液，然后通过第一进样孔将HK
‑
2细胞悬浮液均匀加入至细胞培养小室内，显微镜下调整细胞密度至2.5
×
105个细胞/cm2后，
将芯片放入37℃、5％CO2浓度的孵箱中侧立30分钟使HK
‑
2细胞与BME培养基粘附，然后平放培养过夜；
[0035]步骤4.3、微流控芯片中肾癌细胞的接种：将处于对数生长期的肾癌细胞 786
‑
O用浓度为0.25％的胰酶消化，在800rpm转速下离心5分钟，弃去上清液，再用1640培养液吹打细胞将细胞密度调整至1
×
106个细胞/mL，通过肾癌原发灶单元的进样池将786
‑
O细胞悬浮液均匀加入细胞培养小室内，并将芯片放入37℃、5％CO2浓度的孵箱中侧立30分钟使786
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于模拟体内肾癌细胞及其转移微环境的仿生微流控芯片，其特征在于，包括：第一层PDMS基片(1)、第二层PDMS基片(2)和第三层PDMS基片(3)；所述第一层PDMS基片(1)为顶层，第一层PDMS基片(1)的一侧依次设有第一进样孔(11)、第二进样孔(12)、第三进样孔(13)、第四进样孔(14)和第五进样孔(15)，另一侧依次设有第一废液池(16)、第二废液池(17)、第三废液池(18)、第四废液池(19)和第五废液池(20)；所述第二层PDMS基片(2)为中间层，第二层PDMS基片(2)上设有间质微环境(21)，所述间质微环境(21)包括第一间质通道(211)和第二间质通道(212)；所述第三层PDMS基片(3)为底层，第三层PDMS基片(3)包括：肾癌原发灶单元(31)、血管单元(32)和转移灶单元(33)；所述第一进样孔(11)与所述肾癌原发灶单元(31)上端连接，所述第一废液池(16)与肾癌原发灶单元(31)下端连接；所述第二进样孔(12)与所述第一间质通道(211)上端连接，所述第二废液池(17)与第一间质通道(211)下端连接；所述第三进样孔(13)与所述血管单元(32)上端连接，所述第三废液池(18)与血管单元(32)下端连接；所述第四进样孔(14)与所述第二间质通道(212)上端连接，所述第四废液池(19)与第二间质通道(212)下端连接；所述第五进样孔(15)与所述转移灶单元(33)上端连接，所述第五废液池(20)与转移灶单元(33)下端连接；所述第三层PDMS基片(3)上的肾癌原发灶单元(31)通过所述第一间质通道(211)与所述血管单元(32)连接，所述血管单元(32)通过所述第二间质通道(212)与所述转移灶单元(33)连接。2.根据权利要求1所述的一种用于模拟体内肾癌细胞及其转移微环境的仿生微流控芯片，其特征在于，所述进样口、废液池的开口横截面均为等径的圆形，直径范围为8
‑
10mm。3.根据权利要求1所述的一种用于模拟体内肾癌细胞及其转移微环境的仿生微流控芯片，其特征在于，所述肾癌原发灶单元(31)、血管单元(32)和转移灶单元(33)的截面均为相同的矩形，单元凹槽的长为35
‑
40mm，宽为8
‑
10mm，高为4
‑
6mm；三个单元在结构上相互平行且相互独立，但可通过间质微环境(21)使化学因子或细胞因子在各单元之间相互扩散。4.基于权利要求1至3任意一项所述的一种用于模拟体内肾癌细胞及其转移微环境的仿生微流控芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、制备含有微通道和微结构的微流控芯片的SU
‑
8阳模；步骤2、以SU
‑
8阳模为模板，以PDMS为复制原料，制备所述第一层PDMS基片(1)、第二层PDMS基片(2)、第三层PDMS基片(3)；步骤3、将第一层PDMS基片(1)、第二层PDMS基片(2)和第三层PDMS基片(3)依次放置并封接；步骤4、将细胞培养后通过进样孔接种进微流控芯片。5.根据权利要求4所述的一种用于模拟体内肾癌细胞及其转移微环境的仿生微流控芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤1包括以下步骤：
步骤1.1、使用设计软件CAD绘制微流控芯片中的微通道和微结构；步骤1.2、将绘制图打印在SU
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8胶片上形成掩膜；步骤1.3、采用标准光刻工艺制成SU
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8模具。6.根据权利要求4所述的一种用于模拟体内肾癌细胞及...

【专利技术属性】
技术研发人员：李先承，范博，马爽，杜晓慧，王炜，沈宸，王小刚，陈志岐，
申请(专利权)人：大连医科大学附属第二医院，
类型：发明
国别省市：