细胞培养和梯度迁移化验方法和装置制造方法及图纸

一种细胞培养和梯度迁移化验方法和装置。公开了用于微流控侵袭化验系统的制造和操作的多个新颖的改进的微流控配置和系统和方法。

【技术实现步骤摘要】
本案是申请号：201380018324.1，专利技术名称为：细胞培养和梯度迁移化验方法和装置的分案申请。版权通知按照37C.F.R.1.71(e)，申请人注意到，本公开的一部分包含受到版权保护的材料（诸如但不限于图、装置照片或这个提案（其版权保护在任何管辖区中是或可能是可得到的）的任何其它方面。版权所有者不反对由专利文件或专利公开的任何人的传真复制，因为它在专利商标局专利文件或记录中出现，但在其它方面无论如何保留所有版权。
本专利技术在各种实施例中涉及用于使用微流控系统来检测细胞的侵袭行为或其它微小物体的有关行为的化验、系统和装置。特别的实施例涉及可与各种标准自动处理系统、与培养基的主动或被动装载和灌注一起使用并提供用于分析细胞侵袭、移动、趋化性或其它性质的高吞吐量多化验自动系统的配置。技术背景在这个提案（包括与本申请一起提交的任何文档）中的任何地方对任何工作、公布物、销售或活动的讨论不应被理解为承认任何这样的工作构成现有技术。在本文中的任何活动、工作或公布物的讨论并不承认这样的活动、工作或公布物在任何特别的管辖区中存在或是已知的。微流控细胞培养是用于在药物筛选、组织培养、毒性筛选和生物研究中的应用的重要技术，并可提供改进的生物功能、较高质量基于细胞的数据、减少的试剂消耗和较低成本。高质量分子和细胞样品制备对各种临床、研究和其它应用是重要的。体外样品（其接近地表示其体内特性）可潜在地有益于宽范围的分子和细胞应用。细胞或其它生物上或化学上活性的材料（诸如涂覆有各种生物分子的珠子）的处理、特性化、培养和可视化在药物发现、疾病诊断和分析以及多种其它治疗和实验工作方面变得日益受重视。在上面引用的和有关的专利申请中讨论了涉及微流控系统、装置、方法和制造的很多方面。虽然从那些申请到本文中呈现的任何权利要求中不应读到特别的限制，但这些合并的文档提供关于特定实施例的有用背景材料。在细胞化验系统中的所感兴趣的一个领域是能够确定细胞迁移的特性的化验。这样的化验在各种类型的恶性细胞的特性化中以及也在各种刺激下的其它细胞的特性化中是重要的。已经提出了使用微室或微流控学的一些化验。其它系统使用具有各种障碍插入物的标准培养板来试图检测细胞侵袭。然而当前可用的系统关于对使用方便、高吞吐量或自动应用所必要的很多方面已经是失败的。如上面引用的早些时候的工作和专利申请讨论了与微流控细胞培养有关的各种配置、方法和系统，且该工作和那些公布物通过引用被并入本文中。
技术实现思路
本专利技术涉及与改进的微流控细胞培养装置和系统——特别是用于侵袭性或以其它方式新陈代谢或能动细胞的培养和分析的系统——有关的各种部件、系统和方法。在一个方面中，本专利技术涉及具有优于使用多培养室板或微流控结构的前面提到的侵袭或迁移或移动化验的优点的新颖的微流控细胞培养装置、系统和方法。在另一方面中，本专利技术涉及用于将多个微流控细胞培养和/或细胞侵袭性化验单元集成到各种多细胞培养单元系统中，诸如到包括各种标准孔板格式（例如96孔SBS培养板或其它板格式，其包括具有6、12、24、96、384或1536样品孔以及开放底部标准孔板，从而允许附接到如在本文中所述的微流控结构）的微量滴定孔板结构中的新颖结构和方法。在特别的实施例和示例中，设计特征包括以常规格式提供侵袭化验装置，其允许管道和到板本身的连接器的消除、使用被动重力驱动流来维持长期连续灌注细胞培养的能力、对微流控板的出口孔和/或细胞侵袭观察孔或培养孔执行直接分析的能力、有效地处理凝胶培养培养基的能力。虽然在本文中详细讨论的很多示例被设计成结合标准或定制孔板来使用，但如本文中描述的各种配置的微流控结构和培养单元和系统和方法也可独立于任何孔板（诸如在各种集成芯片实验室系统中）被采用，实施集成芯片实验室系统并不被配置成结合孔板或各种其它微流控装置或系统来使用。为了清楚的目的，这个讨论在特定示例方面提及装置、方法和概念。然而，本专利技术及其方面可应用于各种类型的装置和系统。因此意图是本专利技术并不被限制，除了如在所附权利要求和等效形式中提供的。此外，在本领域中公知的，诸如在本文中描述的系统和实施例可以以模块化样式包括多种不同的部件和不同的功能。本专利技术的不同实施例可包括元件和功能的不同混合，并可将各种功能分组为各种元件的部分。为了清楚的目的，在包括很多不同的创新部件和创新部件及已知部件的创新组合的系统方面描述了本专利技术。不应推断的是，将本专利技术限制到包含在本说明书中的任何例证性实施例中列出的所有创新部件的组合。除非在本文中另有具体规定，本文中描述的元件的任何组合应被理解为包括那些元件的任何子集的每个子组合以及还包括与本文中描述的任何其它元件组合的那些元件的任何子集的任何子组合，如本领域中的技术从业人员将理解的。在下面的附图和详细描述中的一些中，在多部件装置或系统的重要独立实施例方面描述了本专利技术。这不应被理解为限制本专利技术的各种新颖方面，其使用本文中提供的教导可应用于很多其它情况。在下面的附图和描述中的一些中，在包括与结构的尺寸、液体的压力或体积、温度、电气值、持续时间等有关的特定参数的很多特定的示例实施例方面描述了本专利技术。除了在所附权利要求中这样提供的场合以外，这些参数作为示例被提供且不限制本专利技术，其包括具有不同尺寸的其它装置或系统。为了提供更启发性的描述的目的，特定已知的制作步骤、细胞处理步骤、试剂、化学或机械工艺和可被包括来根据本专利技术的特定实施例制成系统或制造装置的其它已知部件作为示例被给出。本领域中的技术人员将理解，除了在本文中另有具体提到的以外，可在本文中描述的过程中做出各种已知的替代。在这个提交中引用的所有参考、公布物、专利和专利申请由此为了所有目的通过引用被全部并入。附图说明本专利的文件包括以彩色执行的至少一个附图。具有彩色附图的本专利的副本将在请求和支付必要的费用时由美国专利和商标局提供。图1（A）是根据特定实施例的示例微流控板设计的示意图，在该示例中具有在96孔板上的24个侵袭化验单元，每个单元在该示例中包含4个孔：流入口、细胞/凝胶入口、侵袭室和流出口。（B）是示出根据本专利技术的特定实施例的一个侵袭培养单元的细节的示意图。图2是用从顶部（A）和底部（B）获取的图像图示填充有蓝色染料的示例单个流单元的照片，其中底部图片通过在自上而下的方向上翻过板而被获取，使得入口孔在两个图片中的左侧。图3A-C是根据本专利技术的特定实施例的在装有凝胶以示出按梯度的侵袭化验操作和细胞迁移之后的侵袭室的区域的一系列显微照片。图4A-B是示出根据本专利技术的特定实施例的在化验系统和装置中的按梯度的癌细胞侵袭和细胞迁移的显微照片。图5A-B图示根据本专利技术的特定实施例的具有多个入口的示例细胞培养室设计的配置和操作。图6A-C图示根据本专利技术的特定实施例的示例大致矩形的细胞培养室设计和梯度室设计的配置和操作。图7图示用于微流控活细胞成像的示例定制板框架的机械附图，并且其图示了4个独立的单元（例如行）、用于改进的光学器件的大成像窗口、空气进入/出来口（例如相邻于成像窗口）和在该示例中用来改进歧管的真空密封的孔之间的扩展空间。在该示例中，在具有2个出口孔（在该示例中，一个出口孔放大以容纳更多的体积）的情况下存在每单元6个入口孔，。图8图示根据特定实施例的针对每一个单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使用微流控细胞培养系统来培养和监控细胞的方法，包括：监控细胞（例如转移性人类胸癌细胞线MDA‑MB‑231）以响应于在血清浓度中的空间变化来确定它们的移动；针对暴露于梯度的细胞（例如FBS）检测在所述梯度的正方向上沿着Y轴朝着所述细胞室的上部障碍的细胞的移动；监控在没有空间血清梯度的情况下培养的一个或多个控制细胞以检测具有多得多的随机方向性质的较少的移动；其中暴露于梯度的细胞被确定为优先朝着较高梯度浓度的源移动；且其中细胞膨胀和移动两者都在4小时到6天间隔期间出现，图像在梯度引入之后的某个时间段被获取。

【技术特征摘要】
2012.04.01 US 13/436992;2013.02.05 US 61/7612271.一种用于使用微流控细胞培养系统来培养和监控细胞的方法，包括：监控细胞（例如转移性人类胸癌细胞线MDA-MB-231）以响应于在血清浓度中的空间变化来确定它们的移动；针对暴露于梯度的细胞（例如FBS）检测在所述梯度的正方向上沿着Y轴朝着所述细胞室的上部障碍的细胞的移动；监控在没有空间血清梯度的情况下培养的一个或多个控制细胞以检测具有多得多的随机方向性质的较少的移动；其中暴露于梯度的细胞被确定为优先朝着较高梯度浓度的源移动；且其中细胞膨胀和移动两者都在4小时到6天间隔期间出现，图像在梯度引入之后的某个时间段被获取。2.一种微流控装置，包括：a.第一通道：b.分离所述第一通道与细胞室的第一障碍；c.分离所述细胞室与第二通道的第二障碍；d.所述第一通道被配置成包含第一物质；d.所述第二通道被配置成包含第二物质；e.使得在细胞保持区域中的细胞暴露于将所述细胞吸引到所述第一障碍的在所述细胞室中的所述第一物质的梯度。3.一种微流控装置，包括：a.细胞室；b.用于使第一物质流到所述细胞室内的第一流入口；c.用于使第二物质流到所述细胞室内的第二流入口；d.至少一个细胞入口；e.使得在所述细胞室中的细胞暴露于所述第一物质和所述第二物质的连续稳定梯度。4.根据权利要求3所述的微流控装置，另外其中：所述第一流入口或所述第二流入口或这两者包括允许物质流到所述细胞室内并禁止通过所述第一流入口或所述第二流入口到所述室外部的细胞通路的多个灌注通路。5.根据权利要求3所述的微流控装置，还包括：f.用于使第三物质流到所述细胞室内的第三流入口。6.根据权利要求2所述的微流控装置，另外其中：所述装置被配置成使得在一个或多个流通道中的流由毛细管力或重力或活性气动歧管或其任何组合驱动。7.根据权利要求2所述的微流控装置，另外所述第一流通道或第二流通道或这两者通过测量为大约8x8微米的一组横截面微流控孔隙或通路与所述细胞室分离。8.根据权利要求2所述的微流控装置，另外其中在第一通道孔和第二通道孔中和在出口孔中的液体与流通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP洪，PJ李，AJ卡皮安，
申请(专利权)人：EMD密理博公司，
类型：发明
国别省市：美国;US