专利名称：一种基于微流控芯片的细胞三维共培养方法
技术领域：
本发明涉及将微流控芯片技术应用于生物医学研究领域，提供了一种基于微流控 芯片的细胞三维共培养方法，利用微流控芯片为细胞生长及相互作用提供三维空间支持。
背景技术：
共培养是研究细胞间相互作用的重要手段，目前对于细胞共培养研究的方式主要 有以下几种1)混合培养；幻条件培养基培养；；3)微载体培养法；4)微孔底膜套皿培养法。 以上所有方法均适于研究细胞在二维平面上的生物学行为，与细胞在体内所处的三维空间 有很大的差别，这种差别被越来越多的研究者所认识。因此，为弥补目前细胞共培养体系所 存在的缺陷，我们拟发展新的三维空间细胞共培养研究平台，为生物医学研究提供一个有 效的工具。近几年微流控芯片技术迅速向生物医学领域渗透，显示了广阔的应用前景，越来 越多的迹象表明微流控芯片技术将成为生物医学研究的一个极重要的平台。本发明可以在 芯片上为异种细胞的生长和相互作用提供三维介质支持，与传统二维研究模型比较更接近 体内环境。并且本发明操作简单、快速，易于生物医学研究者接受。
发明内容
本发明的目的是提供了一种基于微流控芯片的细胞三维共培养方法。本发明提供了一种微流控芯片，该微流控芯片由6个细胞共培养单元和1条培养 液通道组成；每个细胞共培养单元包含两个细胞培养池，即A和B，培养池A与细胞进样口 A和废液池A相连；培养池B与细胞进样口 B和废液池B相连；培养液通道与培养液进样口 和培养液废液池相连。本发明提供的微流控芯片，所述细胞共培养单元包含两个细胞培养池，即A和B ； 培养池A位于培养池B和培养液通道之间，并且其高度低于培养池B和培养液通道，因此在 培养池A与培养液通道及培养池A与培养池B之间形成两个流体阻断连接，防止细胞-基 质进样过程中培养池A内的流体进入培养池B和培养液通道内。本发明提供的微流控芯片，所述微流控芯片的材料为PDMS聚合物，等离子体处理 后与玻璃材料不可逆封接，保持PDMS表面的亲水性。本发明提供了一种基于微流控芯片的细胞三维共培养方法，方法过程如下在低 温条件下将一种细胞与BME的混合物加入进样口 A内，在毛细管力的作用下该混合物流入 培养池A内，然后将芯片放置于室温到BME凝固成胶状；待培养池A内的BME形成凝胶后， 在低温条件下将另外一种细胞与BME的混合物加入进样口 B内，在毛细管力的作用下该混 合物流入培养池B内，并在流体阻断连接处与培养池A内的细胞-BME混合物相接触，然后 将芯片放置于室温到培养池B内的BME凝固成胶状；待培养池B内的BME形成凝胶后，在培 养液进样口内加入细胞培养液，在毛细管力的作用下培养液充满培养液通道，并渗透进入 培养池A和B内。本发明提供的一种基于微流控芯片的细胞三维共培养方法，所述BME为基底膜样物质，低温时为液态，室温时凝固成胶态。总之，本发明可在一块几平方厘米的芯片上进行细胞三维共培养。相对于传统的 研究方法，为细胞的生长和相互作用提供一个更接近体内的微环境。并且本发明具有操作 简单、快速和样品用量少等特点。具有重要的生物医学研究价值和经济价值。
图1本发明微流控芯片示意图，其中⑴细胞共培养单元、(2)培养液通道、(3)细 胞进样口 A、(4)细胞进样口 B、(5)废液池A、(6)废液池B、(7)培养液进样口、(8)培养液 废液池；图2显示一个共培养单元的局部放大示意图，其中(1)细胞培养池A、(2)细胞培 养池B、(3)培养液通道；图3显示不同时间ACC-M —种细胞在三维介质内的培养状况，作为细胞共培养研 究的空白对照；图4显示不同时间ACC-M细胞与正常成纤维细胞(HFLl)在三维介质内的相互作 用状况；图5显示不同时间ACC-M细胞与癌相关成纤维细胞(CAF)在三维介质内的相互作 用状况。
具体实施例方式下面的实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。实施例1所用微流控芯片为本实验室自行设计及制备。芯片材料为PDMS聚合物，通过不可 逆封接技术封接于玻璃表面。如图1所示，该芯片包括6个细胞共培养单元，每个单元(图 2)由两个圆形的细胞培养池组成。细胞培养池A位于培养液通道及细胞培养池B之间，其 高度为培养液通道及细胞培养池B高度的1/2。因此在培养池A与培养池B及培养液通道 之间形成2个流体阻断连接，防止在细胞进样过程中流体从培养池A流入培养池B或培养 液通道。通过细胞进样口 A在低温下向细胞培养池A内加入涎腺腺样囊性癌细胞ACC-M与 Basement Membrane Extract (BME)的混合物，待混合物形成凝胶后，通过细胞进样口 B在低 温下向细胞培养池B内加入不含有任何细胞的Basement Membrane Extract (Biffi)作为空 白对照，待BME形成凝胶后，在培养液进样口内加入细胞培养液，置于37°C的(X)2培养箱内 培养6天，每隔2天拍照确定细胞相对位置(图3)。实施例2如实施例1所述，所用微流控芯片为本实验室自行设计及制备。通过细胞进样 口 A在低温下向细胞培养池A内加入涎腺腺样囊性癌细胞ACC-M与Basement Membrane Extract(BME)的混合物，待混合物形成凝胶后，通过细胞进样口 B在低温下向细胞培养池B 内加入人胚肺成纤维细胞株HFLl与Basement Membrane Extract (BME)的混合物，待混合 物形成凝胶后，在培养液进样口内加入细胞培养液，置于37°C的CO2培养箱内培养6天，每 隔2天拍照确定细胞相对位置(图4)。实施例3
如实施例1所述，所用微流控芯片为本实验室自行设计及制备。通过细胞进样 口 A在低温下向细胞培养池A内加入涎腺腺样囊性癌细胞ACC-M与Basement Membrane Extract(BME)的混合物，待混合物形成凝胶后，通过细胞进样口 B在低温下向细胞培养池B 内加入癌相关成纤维细胞株CAF与Basement Membrane Extract (BME)的混合物，待混合物 形成凝胶后，在培养液进样口内加入细胞培养液，置于37°C的CO2培养箱内培养6天，每隔 2天拍照确定细胞相对位置(图5)。
权利要求
1.一种微流控芯片，其特征在于该微流控芯片由6个细胞共培养单元(1)和1条培 养液通道( 组成；每个细胞共培养单元包含两个细胞培养池，即A C3)和W4)，培养池A与 细胞进样口 A ( 和废液池A (6)相连；培养池B与细胞进样口 B (7)和废液池B (8)相连；培 养液通道与培养液进样口(9)和培养液废液池(10)相连。
2.按照权利要求1所述微流控芯片，其特征在于所述细胞培养池A位于培养池B和 培养液通道之间，其高度是培养池B和培养液通道高度的一半。
3.按照权利要求1所述微流控芯片，其特征在于所述微流控芯片的材料为PDMS聚合物。
4.权利要求1所述一种基于微流控芯片的细胞三维共培养方法，其特征在于方法过 程如下在冰上将一种细胞与BME的混合物加入进样口 A内，在毛细管力的作用下该混合物流 入培养池A内，然后将芯片放置于室温到BME凝固成胶状；待培养池A内的BME形成凝胶后，在冰上另外一种细胞与BME的混合物加入进样口 B 内，在毛细管力的作用下该混合物流入培养池B内，并在流体阻断连接处与培养池A内的细 胞-BME混合物相接触，然后将芯片放置于室温到培养池B内的BME凝固成胶状；待培养池B内的BME形成凝胶后，在培养液进样口内加入细胞培养液，在毛细管力的作 用下培养液充满培养液通道，并渗透进入培养池A和B内。
5.按照权利要求4所述一种基于微流控芯片的细胞三维共培养方法，其特征在于所 述BME为基底膜样物质，低温时为液态，室温时凝固成胶态。
全文摘要
一种基于微流控芯片的细胞三维共培养方法，该微流控芯片由6个细胞共培养单元和与之相连的1条培养液通道组成；每个共培养单元包括两个细胞培养池A和B，培养池A位于培养池B和培养液通道之间，并且其高度低于培养池B和培养液通道；利用该微流控芯片为异种细胞生长及相互作用提供三维空间支持；本发明具有操作简单、快速和样品用量少等特点。
文档编号C12N5/00GK102071139SQ200910220070
公开日2011年5月25日 申请日期2009年11月23日 优先权日2009年11月23日
发明者刘婷姣, 林炳承, 秦建华 申请人:中国科学院大连化学物理研究所