三维细胞培养与药物测试筛选的阵列平台制造技术

本发明专利技术公开一种三维细胞培养与药物测试筛选的阵列平台。于此阵列平台中，水胶

【技术实现步骤摘要】
三维细胞培养与药物测试筛选的阵列平台


[0001]本专利技术是与细胞培养有关，尤其是关于一种三维细胞培养与药物测试筛选的阵列平台。

技术介绍

[0002]一般而言，细胞培养对于药物组合测试是非常重要的。然而，目前大部分的细胞培养技术均以将细胞培养于孔盘中为主，其虽具有易于控制与操作的优点，但却也面临不同种类的细胞之间的相互影响、细胞排列散乱而难以模仿其组织学组成等问题。因此，目前仍无法有效模拟细胞生长的环境，导致细胞培养的仿生性仍有待提升。
[0003]此外，目前生物医学上多以动物实验及人体实验做为药物测试平台，其试验时间往往较长。再加上传统的药物测试平台每次仅专注地进行单种药物的测试，而忽略了复方药物可能达成的功效或胜过单种药物的疗效，导致传统上在生医晶片内部无法进行多种类的药物混合，而无法大量测试不同药物组合所带来的影响性，因此，药物筛选效率及范围的大幅提升亦为刻不容缓的议题。
[0004]关于生物晶片中的细胞数的定量，目前大多仍以人工计数为主，容易造成数量不均且难以控制，并且在将细胞注入晶片的过程中易有分散不均或由于细胞数量不足造成不易观察等问题，导致细胞定量的稳定性和密度不佳，亟待改善。
[0005]如图1及图2所示。以现有技术而言，若需要在同一腔室内光固化不同种水胶
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细胞混合物，其所需步骤较为繁复，且需要光罩及多个水胶出入口。
[0006]举例而言，若有三种不同的水胶
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细胞混合物，则传统的光固化方法需执行下列步骤：(S10)打入第一种水胶
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细胞混合物至培养腔室内；(S11)调整光罩位置以光固化A区域的水胶；(S12)冲洗掉未光固化的B、C区域的多余水胶；(S13)打入第二种水胶
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细胞混合物至培养腔室内；(S14)调整光罩位置以光固化B区域的水胶；(S15)冲洗掉未光固化的C区域的多余水胶；(S16)打入第三种水胶
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细胞混合物至培养腔室内；以及(S17)调整光罩位置以光固化C区域。
[0007]由于微结构技术不一定能稳定地区隔不同种混合物，使其既足够接近而能让混合物之间有效传递细胞因子，又不可让不同种混合物之间彼此混合而导致观察不易。此外，若有多种细胞需进行光固化程序，最后进行光固化的该种细胞可能会因为等待时间过长而产生损耗，因此其时间性与操作性均仍有提升的空间。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术提出一种三维细胞培养与药物测试筛选的阵列平台，以有效解决现有技术所遭遇到的上述问题。
[0009]本专利技术的一范畴在于提出一种体外细胞自动共排列系统，其目的为提供运用于三维细胞自动共排列的观测平台，并利用液体介电泳及介电泳技术完成自动组合药物及细胞自动排列与定量，结合微流体技术以降低成本并解决体外细胞仿生及药物筛选等相关问
题。
[0010]本专利技术的一范畴在于提出一种细胞自动排列与定量的三维药物筛选平台，其可同时整合细胞共培养、动态灌流、三维水胶环境、细胞自动定量与排列、药物筛选的技术等多项功能进行整合设计，用于简化操作步骤及晶片工艺；其可利用水胶仿细胞外基质建构细胞支架，以实现更有利于细胞生长的环境；并可使用介电泳技术操纵水胶定量所需的细胞数，用于模拟癌症第一期至第四期的患者状态，达成个人化医疗的功效；其亦可使用介电泳技术进行多种细胞共排列来仿造体内组织的结构，用于提升后续药物筛选平台的仿生性，使其测试得出的结果能更贴近于患者所需；其还可利用药物筛选平台建构不同的药物组合，用于测试出患者所需的最适药物组合，故能有效协助医院端进行药物组合的初步筛选。
[0011]本专利技术的三维细胞培养与药物测试筛选的阵列平台包含上层微流道端以及下层电极端，微流道端实现不同药物组合的产生，电极端则进行多种细胞定量与三维自动排列。细胞混合上层水胶注入端由中心向外辐射至细胞观察区，细胞观察区部分以电极控制不同量的不同种细胞并进行后续共排列，并利用三维水胶光固化，外围则为药物注入端以及缓冲液注入端，将药物注入并以微流道结构产生不同的药物组合。
[0012]依据本专利技术的一具体实施例为一种三维细胞培养与药物测试筛选的阵列平台。于此实施例中，三维细胞培养与药物测试筛选的阵列平台包括水胶
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细胞混合物注入区、多个细胞观察区、药物注入区及多个药物组合产生器。水胶
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细胞混合物注入区用以注入多种水胶
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细胞混合物。该多个细胞观察区与水胶
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细胞混合物注入区连接。该多个细胞观察区的下方均设置有电极，并通过电极对该多个细胞观察区内的该多种水胶
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细胞混合物进行自动的细胞定量及三维细胞共排列，以仿造体内组织的结构。药物注入区用以注入多种药物。该多个药物组合产生器分别对应于该多个细胞观察区且均与药物注入区连接。该多个药物组合产生器均具有微流道结构且用以根据该多种药物产生多种药物组合。
[0013]于一实施例中，三维细胞培养与药物测试筛选的阵列平台还包括培养液注入区及培养液回收区。从培养液注入区流出的培养液通过微流道流经该多个细胞观察区以冲洗掉多余的水胶及细胞后流至培养液回收区。
[0014]于一实施例中，微流道的形状及绕经该多个细胞观察区的顺序及绕法均为可变的。
[0015]于一实施例中，三维细胞培养与药物测试筛选的阵列平台还包括微柱，用以阻止水胶在动态灌流时被冲走。
[0016]于一实施例中，三维细胞培养与药物测试筛选的阵列平台还包括缓冲液注入区，是与药物组合产生器连接且用以注入缓冲液。
[0017]于一实施例中，当电极已采用液体介电泳技术将该多种水胶
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细胞混合物排列于特定位置时，无需光罩即可直接大面积光固化该多种水胶
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细胞混合物，以仿造体内组织的结构。
[0018]于一实施例中，电极产生的电场大小与响应频率可用以仿照不同进程的癌症肿瘤组成并自动共排列该多种水胶
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细胞混合物中的多种细胞，用于模拟该多种细胞于生长过程中相互影响的特性，以改善培养单一种细胞的缺点。
[0019]于一实施例中，电极图案的大小用以区分关于该体内组织的病症进程。
[0020]于一实施例中，该多个细胞观察区的排列对称于水胶
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细胞混合物注入区且水胶
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细胞混合物注入区向外辐射地连接至该多个细胞观察区。
[0021]于一实施例中，药物组合产生器所产生的该多种药物组合是通过仿造出的体内组织的结构进行药物测试，以使药物测试的结果能贴近于患者所需并从该多种药物组合中筛选出患者所需的最适药物组合。
[0022]于一实施例中，在对于该多个细胞观察区中的半圆形水胶进行光固化后，细胞在经光固化后的半圆形水胶内迁移的数量及距离可不受引力的影响而定量化，藉以测得细胞侧向位移的距离及其在不同时间点的迁移距离，以有效模拟人体内不同药物与不同反应时间下，对肿瘤微环境的作用情形。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维细胞培养与药物测试筛选的阵列平台，其特征在于，包括：一水胶
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细胞混合物注入区，用以注入多种水胶
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细胞混合物；多个细胞观察区，与该水胶
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细胞混合物注入区连接，该多个细胞观察区的下方均设置有电极，并通过该电极对该多个细胞观察区内的该多种水胶
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细胞混合物进行自动的细胞定量及三维细胞共排列，以仿造体内组织的结构；一药物注入区，用以注入多种药物；以及多个药物组合产生器，分别对应于该多个细胞观察区且均与该药物注入区连接，该多个药物组合产生器均具有微流道结构且用以根据该多种药物产生多种药物组合。2.如权利要求1所述的三维细胞培养与药物测试筛选的阵列平台，其特征在于，还包括一培养液注入区及一培养液回收区，从该培养液注入区流出的培养液通过一微流道流经该多个细胞观察区以冲洗掉多余的水胶及细胞后流至该培养液回收区。3.如权利要求2所述的三维细胞培养与药物测试筛选的阵列平台，其特征在于，该微流道的形状及绕经该多个细胞观察区的顺序及绕法均为可变的。4.如权利要求1所述的三维细胞培养与药物测试筛选的阵列平台，其特征在于，还包括一微柱，用以阻止水胶在动态灌流时被冲走。5.如权利要求1所述的三维细胞培养与药物测试筛选的阵列平台，其特征在于，还包括一缓冲液注入区，是与该药物组合产生器连接且用以注入缓冲液。6.如权利要求1所述的三维细胞培养与药物测试筛选的阵列平台，其特征在于，当该电极已采用液体介电泳技术将该多种水胶
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细...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宥蓁，廖涵容，李冈远，何淑娟，孙伟伦，刘承贤，
申请(专利权)人：台北医学大学，
类型：发明
国别省市：