制备用于与癌症相关的疾病的细胞模型的微流体装置和方法制造方法及图纸

提供一种微流体装置，其包括：用于制备细胞模型的微流体装置，其包括：外壳，其具有至少三层；顶层，其具有两个入口和孔结构，用于接收细胞和向下层的细胞扩散；位于中间层的两个入口，其位于所述外壳的一端，用于接收含有一种或多种药剂的第一混合物；位于中间层并且位于所述外壳的相对端的一个入口，用于接收含有一种或多种药剂或一种或多种病原体的第二混合物；和多个微通道，所述第一混合物和/或所述第二混合物通过所述微通道流入对应的孔中，其中每个微通道与第一入口区域连接，并且另一端与第二入口区域连接；底部微孔层，用于肿瘤

【技术实现步骤摘要】
制备用于与癌症相关的疾病的细胞模型的微流体装置和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2021年10月14日提交的美国非临时专利申请号17/450,838的优先权权益。该美国非临时专利申请的内容出于所有目的在此以引用方式整体并入。


[0003]本专利技术属于生物医学工程领域，特别是微流体装置和微流体装置用于制备细胞模型和筛选与癌症相关的疾病的药物的用途。

技术介绍

[0004]已知诸如细菌的微生物定殖于人肿瘤中。尽管最近的研究揭示微生物可影响肿瘤进展，但关于微生物与癌细胞之间的相互作用和其对癌症的影响的详细信息仍然知之甚少。还需要鉴别用于对患有微生物感染的癌症患者进行更好的疾病管理的新药。
[0005]现有技术，诸如那些药物筛选测定，主要基于仅包含作为单层的癌细胞或凝胶中的3D球状体的培养物。由常规技术建立的疾病模型具有重大缺陷。例如，作为单层的癌细胞与临床无直接关联；凝胶中的3D球状体通常生长不均一，并且在产量方面有限制。此外，一些炎症模型仅包含癌细胞和炎症因子，实际上不暴露于微生物。其他涉及将细菌引入肿瘤球状体的研究主要集中于用于基于细菌的抗癌疗法的定植细菌的短期相互作用。
[0006]因此，需要提供合适的平台，诸如微流体装置，其允许非常类似于癌症患者的体内微生物感染，以便更深入地理解癌症
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微生物相互作用、高通量药物研发和更好的疾病管理。

技术实现思路

[0007]根据本专利技术的第一方面，提供一种用于制备细胞模型的微流体装置，其包括：外壳，其具有至少三层；顶层，所述顶层具有两个入口和孔结构，用于接收细胞和向下层的细胞扩散；位于中间层的外壳的一端的两个入口，用于接收含有一种或多种药剂的第一混合物；位于中间层的外壳的相对端的一个入口，用于接收含有一种或多种药剂或一种或多种病原体的第二混合物；和位于中间层的多个微通道，第一混合物和/或第二混合物通过所述微通道流入底层中对应的孔中，其中每个微通道的一端与第一入口区域连接，并且另一端与第二入口区域连接。
[0008]在本专利技术第一方面的一个实施方案中，所有入口区域均可具有至少两个入口端口。
[0009]在本专利技术第一方面的一个实施方案中，每个微通道与至少两个用于保留细胞的孔流体连通，每个孔具有至少150微米(μm)的深度。
[0010]在本专利技术第一方面的一个实施方案中，中间层中的两个入口区域中的每一个均包括梯度区域，该梯度区域被配置为向微通道加载不同浓度的第一混合物和/或第二混合物。
[0011]在本专利技术第一方面的一个实施方案中，梯度区域被配置为树状梯度生成器。
[0012]在本专利技术第一方面的一个实施方案中，一种或多种病原体选自由以下组成的组：一种或多种细菌、一种或多种病毒、一种或多种真菌、一种或多种藻类、一种或多种原生动物和其他微生物，或其中一种或多种药剂选自由以下组成的组：一种或多种抗微生物剂、一种或多种抗生素、一种或多种生物膜分散剂、一种或多种抗癌药和它们的组合。
[0013]根据本专利技术的第二方面，提供一种用于制备细胞模型的微流体装置，其包括：外壳，其具有至少三层；位于顶层的外壳的一端的第一入口区域，用于接收包含细胞的第一混合物；位于顶层的外壳的相对端的第二入口区域，用于接收包含一种或多种药剂或一种或多种病原体的第二混合物；和位于中间层的多个微通道，第一混合物和/或第二混合物通过所述微通道流入底层的对应的孔中，其中每个微通道具有与第一入口区域流体连通的一端和与第二入口区域流体连通的另一端。
[0014]在本专利技术第二方面的一个实施方案中，第一入口区域和第二入口区域中的每一个均包括梯度区域，该梯度区域被配置为向微通道加载不同浓度的第一混合物和/或第二混合物。
[0015]在本专利技术第二方面的一个实施方案中，梯度区域被配置为树状梯度生成器。
[0016]在本专利技术第二方面的一个实施方案中，第一入口区域和第二入口区域中的每一个均具有至少两个入口端口。
[0017]在本专利技术第二方面的一个实施方案中，每个微通道与至少两个用于保留细胞的孔流体连通，每个孔具有至少150微米(μm)的深度。
[0018]在本专利技术第一或第二方面的实施方案中，细胞选自由以下组成的组：癌细胞、肿瘤细胞、间充质细胞、上皮细胞、干细胞、免疫细胞、肿瘤相关细胞和它们的任一组合。
[0019]在一个实施方案中，细胞是结肠癌细胞、膀胱癌细胞、乳腺癌细胞、前列腺癌细胞、卵巢癌细胞、宫颈癌细胞、鳞状癌细胞、肺癌细胞、胰腺癌细胞、胃癌细胞、肾癌细胞或肝癌细胞。
[0020]在本专利技术第二方面的一个实施方案中，第一混合物进一步包含第一病原体。一种或多种病原体选自由以下组成的组：一种或多种细菌、一种或多种病毒、一种或多种真菌、一种或多种藻类、一种或多种原生动物和其他微生物，或其中一种或多种药剂选自由以下组成的组：一种或多种抗微生物剂、一种或多种抗生素、一种或多种生物膜分散剂、一种或多种抗癌药和它们的组合。
[0021]在一个实施方案中，第一病原体选自由以下组成的组：细菌、病毒、真菌、藻类、原生动物和其他微生物。
[0022]在一个实施方案中，一种或多种病原体是一种或多种细菌。
[0023]在一个实施方案中，第一病原体是细菌。
[0024]根据本专利技术的第三方面，提供一种用于建立用于疾病的细胞模型的方法，其包括：提供如本文所述的微流体装置；将细胞添加到微流体装置中；以及在微流体装置中培养所述细胞以建立细胞模型。
[0025]在一个实施方案中，该方法进一步包括将病原体添加到微流体装置中；用所述细胞培养病原体；以及分析病原体对所述细胞的一种或多种作用、病原体与所述细胞之间的一种或多种相互作用、或两者。
[0026]在一个实施方案中，在添加细胞之后添加病原体。
[0027]在一个实施方案中，细胞在添加病原体之前形成细胞簇。
[0028]在一个实施方案中，同时添加细胞和病原体。
[0029]在一个实施方案中，细胞和病原体形成包含细胞和病原体的簇。
[0030]在一个实施方案中，疾病是癌症、或与癌症相关的疾病、或两者，并且其中所述细胞是癌细胞或癌症相关细胞。
[0031]在一个实施方案中，癌细胞选自由以下组成的组：结肠癌细胞、膀胱癌细胞、乳腺癌细胞、前列腺癌细胞、卵巢癌细胞、宫颈癌细胞、鳞状细胞癌细胞、肺癌细胞、胰腺癌细胞、胃癌细胞、肾癌细胞和肝癌细胞。
[0032]在一个实施方案中，病原体选自由以下组成的组：细菌、病毒、真菌、藻类、原生动物或其他微生物。
[0033]根据本专利技术的第四方面，提供一种用于鉴别用于治疗疾病的一种或多种药剂或一种或多种病原体的方法，其包括：提供如本文所述的微流体装置；将细胞、或细胞和病原体添加到微流体装置中；在微流体装置中培养所述细胞、或所述细胞和病原体以建立细胞模型；将一种或多种药剂或病原体添加到细胞模型中；监测所述细胞、病原体或两者的一种或多种特征，并将一种或多种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制备细胞模型的微流体装置(200)，其包括：外壳，所述外壳具有至少三层；顶层；两个入口(202)区域位于顶层，用于接收细胞；位于所述顶层的孔结构(204)，用于向下层的细胞扩散；中间层(206)；位于中间层的并且位于所述外壳的一端的两个入口(208)，用于接收含有一种或多种药剂的第一混合物；位于中间层(206)的并且位于所述外壳的相对端的一个入口(212)，用于接收含有一种或多种药剂或一种或多种病原体的第二混合物；和位于中间层的多个微通道(214)，所述第一混合物和/或所述第二混合物通过所述微通道流入位于底层的对应的孔中，其中每个微通道的一端与第一入口区域连接，并且另一端与第二入口区域连接。2.一种用于制备细胞模型的微流体装置(100)，其包括：外壳，其具有至少三层；顶层；位于顶层的第一入口(102)区域，其位于所述外壳的一端，用于接收包含细胞的第一混合物；位于顶层的第二入口(104)区域，其位于所述外壳的相对端，用于接收包含一种或多种药剂或一种或多种病原体的第二混合物；和中间层；位于中间层(110)的多个微通道(108)，所述第一混合物和/或所述第二混合物通过所述微通道流入底层的对应的孔中，其中每个微通道具有与所述第一入口区域流体连通的一端和与所述第二入口区域流体连通的另一端。3.根据权利要求1所述的微流体装置，其中所述中间层中的第一入口区域和第二入口区域中的每一个均包括梯度区域，所述梯度区域被配置为向所述微通道加载不同浓度的所述第一混合物和/或所述第二混合物。4.根据权利要求2所述的微流体装置，其中第一入口区域和第二入口区域中的每一个均包括梯度区域，所述梯度区域被配置为向所述微通道加载不同浓度的第一混合物和/或第二混合物。5.根据权利要求2或3所述的微流体装置，其中梯度区域被配置为树状梯度生成器。6.根据权利要求1所述的微流体装置，其中中间层中的第一入口区域和第二入口区域中的每一个均具有至少两个入口端口。7.根据权利要求2所述的微流体装置，其中第一入口区域和所述第二入口区域中的每一个均具有至少两个入口端口。8.根据权利要求1或2所述的微流体装置，其中所述微通道中的每一个与至少两个用于保留细胞的孔流体连通，所述孔中的每一个具有至少150微米(μm)的深度。9.根据权利要求1或2所述的微流体装置，其中所述细胞选自由以下组成的组：癌细胞、肿瘤细胞、间充质细胞、上皮细胞、干细胞、免疫细胞、肿瘤相关细胞和它们的任一组合。10.根据权利要求1或2所述的微流体装置，其中所述细胞是结肠癌细胞、膀胱癌细胞、乳腺癌细胞、前列腺癌细胞、卵巢癌细胞、宫颈癌细胞、鳞状癌细胞、肺癌细胞、胰腺癌细胞、胃癌细胞、肾癌细胞或肝癌细胞。11.根据权利要求9所述的微流体装置，其中所述第一混合物进一步包含第一病原体。
12.根据权利要求11所述的微流体装置，其中所述一种或多种病原体选自由以下组成的组：一种或多种细菌、一种或多种病毒、一种或多种真菌、一种或多种藻类、一种或多种原生动物和其他微生物，或其中所述一种或多种药剂选自由以下组成的组：一种或多种抗微生物剂、一种或多种抗生素、一种或多种生物膜分散剂、一种或多种抗癌药和它们的组合。13.根据权利要求11所述的微流体装置，其中所述第一病原体选自由以下组成的组：细菌、病毒、真菌和其他微生物。14.根据权利要求12所述的微流体装置，其中所述一种或多种病原体是一种或多种细菌。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱美娈，蔡松霖，邓彦琳，
申请(专利权)人：香港理工大学，
类型：发明
国别省市：