用于体外细胞三维微组织形成的笼结构微孔培养皿及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于体外细胞三维微组织形成的笼结构微孔培养皿及其制备方法，该笼结构微孔培养皿由四个基本部分组成，第一个基本部分为底面修饰后的培养皿，第二个基本部分为修饰后的聚合物微孔阵列，第三个基本部分为细胞筛网，第四个基本部分为细胞培养基贮存池；该笼结构微孔培养皿可实现细胞接种、细胞长期培养、三维微组织形成、在线检测、多细胞三维共培养。本发明专利技术工艺简单，易于控制，成本较低。利用本发明专利技术笼结构微孔培养皿进行生物实验时，节省试剂，通量高，易于操作，进行细胞体外三维培养效率高，质量好。

【技术实现步骤摘要】
用于体外细胞三维微组织形成的笼结构微孔培养皿及其制备方法
本专利技术涉及一种细胞体外三维微组织形成模型及其制备方法，特别是还涉及一种用于细胞体外三维微组织形成的培养皿装置及其制备方法，应用于生物细胞体外三维培养

技术介绍
细胞体外培养模式可简单分为二维培养和三维培养，其中较为传统且容易实现的是细胞体外二维培养，如孔板、培养瓶、皿等，尽管它们在生物医学研究中具有显著的价值，但该模式无法充分模拟具有复杂生物化学、生物物理因素的细胞微环境，也难以体现人体组织器官复杂的生理或病理环境，具有相当大的局限性，而细胞的体外三维培养具有更多优势。目前，细胞体外三维培养方式通常使用具有生物相容性的高分子材料或者天然生物提取物作为细胞支架材料，为细胞提供三维生长环境，或者利用悬滴法依靠细胞本身性质，特别是肿瘤细胞自身成团的特性，在体外培养细胞三维微团或微组织。然而，这些体外细胞三维培养模型，前者需要构建细胞支架，工艺繁琐，可适用的生物材料有限，且价格昂贵；后者悬滴法产生的细胞微组织不易操控，很难适用于更多复杂生物学研究的要求，因此开发一种新型细胞体外三维微组织形成的简易模型成为亟待解决的问题之一。与此同时，随着微加工技术的不断发展，特别是软刻蚀技术的快速推进，微孔板乃至具有特殊结构的微孔阵列开始出现，并因其细胞、试剂用量少，通量高，易操作等优势而被用于细胞培养的多个领域，或可成为解决细胞体外三维培养的新型技术手段，如何将微加工技术与细胞体外三维微组织培养结合，采用何种形式和结构的专用的简易装置，也成为亟待解决的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种用于体外细胞三维微组织形成的笼结构微孔培养皿及其制备方法，本专利技术笼结构微孔培养皿能应用于细胞体外三维微组织形成，本专利技术笼结构微孔培养皿可实现细胞接种、细胞长期培养、三维微组织形成、在线检测、多细胞三维共培养。本专利技术工艺简单，易于控制，成本较低。利用本专利技术笼结构微孔培养皿进行生物实验时，节省试剂，通量高，易于操作，进行细胞体外三维培养效率高，质量好。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种用于体外细胞三维微组织形成的笼结构微孔培养皿，所述笼结构微孔培养皿由四个基本部分拼接组装组成：第一个基本部分为底面修饰后的培养皿，即在培养皿底部结合生物相容性材料薄膜层，形成培养皿容器内层；第二个基本部分为修饰后的聚合物微孔阵列组件，采用具有镂空微孔阵列结构的生物相容性材料薄膜，使聚合物微孔阵列组件具有阵列式分布的细胞生长微孔槽，聚合物微孔阵列组件外缘尺寸小于培养皿容器内腔尺寸，能将聚合物微孔阵列组件设置于培养皿容器内的底部；第三个基本部分为细胞筛网，设置于聚合物微孔阵列组件上方，细胞筛网对聚合物微孔阵列组件的具有阵列式分布的细胞生长微孔槽形成结网式覆盖结构，细胞筛网采用生物相容性材料网形的网片组件，网孔大小能满足原始待培养的细胞通过并进入聚合物微孔阵列组件的具有阵列式分布的细胞生长微孔槽内，并且使在培养皿容器内设置的聚合物微孔阵列组件的细胞生长微孔槽内经过培养后的长大的细胞组织或细胞微团无法通过穿越细胞筛网进行迁移；第四个基本部分为细胞培养基贮存池，具有围堰式环形结构，作为培养皿上缘的延伸增高组件，细胞培养基贮存池与培养皿上缘连接，使培养皿容器内腔深度增加；制备了上述笼结构微孔培养皿的四个基本部分后，将它们依次封接组装成完整的笼结构微孔培养皿，然后，将笼结构微孔培养皿的表面进行修饰，修饰方法为：先将封接后的笼结构微孔培养皿整体经等离子体处理后，在紫外照射下进行灭菌处理，然后依次浸入PluronicF-127的水溶液、PBS缓冲溶液进行冲洗，然后向笼结构微孔培养皿中加入细胞用培养基，备用；在所述笼结构微孔培养皿中，单个细胞能通过细胞筛网进入聚合物微孔阵列组件具有的阵列式分布的细胞生长微孔槽，在细胞生长微孔槽中经培养形成三维微组织，形成后的三维微组织将不能再通过细胞筛网，而被困于所述笼结构微孔培养皿中。作为本专利技术优选的技术方案，第一个基本部分底面修饰后的培养皿与第二个基本部分修饰后的聚合物微孔阵列组件采用等离子体封接或可逆封接，形成连接界面结构，将聚合物微孔阵列组件固定安装在培养皿容器腔内底部位置处。作为本专利技术优选的技术方案，第三个基本部分细胞筛网覆盖于聚合物微孔阵列组件上方，并使第三个基本部分细胞筛网与聚合物微孔阵列组件保持非接触状态，细胞筛网与培养皿直接连接，使细胞筛网对培养皿的开口形成结网式覆盖结构，将聚合物微孔阵列组件包封于由细胞筛网覆盖的培养皿容器中。作为本专利技术优选的技术方案，第三个基本部分细胞筛网直接覆盖于聚合物微孔阵列组件上，并使第三个基本部分细胞筛网与聚合物微孔阵列组件保持直接接触状态，细胞筛网与聚合物微孔阵列组件直接连接，使细胞筛网对聚合物微孔阵列组件的具有阵列式分布的细胞生长微孔槽直接形成结网式覆盖结构，对聚合物微孔阵列组件的具有阵列式分布的细胞生长微孔槽的开口上缘直接进行包封。作为本专利技术优选的技术方案，细胞培养基贮存池与培养皿上缘连接时，采用胶水加热粘贴形成细胞培养基贮存池环形端面与培养皿上缘表面的连接部分。作为本专利技术优选的技术方案，当细胞筛网与培养皿直接连接时，采用胶水加热粘贴形成细胞筛网与培养皿的连接部分。作为本专利技术优选的技术方案，当细胞筛网与聚合物微孔阵列组件直接连接时，采用胶水加热粘贴形成细胞筛网与聚合物微孔阵列组件的连接部分。上述胶水优选采用PDMS预聚体溶液。上述细胞筛网优选采用尼龙、PDMS、PLGA、海藻酸钙、聚碳酸酯、聚苯乙烯中的任意一种或任意几种混合制成。上述细胞筛网的筛网空隙形状优选为圆形、方形和多边形中的任意一种或任意几种的混合。上述细胞筛网的筛网空隙尺寸大小优选为10～200微米。上述培养皿优选采用具有中心孔的培养皿；进一步优选采用具有中心孔的玻底培养皿。一种本专利技术用于体外细胞三维微组织形成的笼结构微孔培养皿的制备方法，步骤如下：a.将第一个基本部分底面修饰后的培养皿与第二个基本部分修饰后的聚合物微孔阵列组件采用等离子体封接或可逆封接进行连接，将聚合物微孔阵列组件设置于培养皿容器内的底部；b.在完成所述步骤a后，将细胞筛网与培养皿直接连接，使第三个基本部分细胞筛网覆盖于聚合物微孔阵列组件上方，并使第三个基本部分细胞筛网与聚合物微孔阵列组件保持非接触状态，使细胞筛网对培养皿的开口形成结网式覆盖结构，将聚合物微孔阵列组件包封于由细胞筛网覆盖的培养皿容器中；c.将细胞筛网与聚合物微孔阵列组件直接连接，使第三个基本部分细胞筛网直接覆盖于聚合物微孔阵列组件上，并使第三个基本部分细胞筛网与聚合物微孔阵列组件保持直接接触状态，使细胞筛网对聚合物微孔阵列组件的具有阵列式分布的细胞生长微孔槽直接形成结网式覆盖结构，对聚合物微孔阵列组件的具有阵列式分布的细胞生长微孔槽的开口上缘直接进行包封；将细胞筛网与聚合物微孔阵列组件直接连接时，采用如下任意方案之一：方案一：在进行所述步骤a之前，先采用胶水加热粘贴方法，将细胞筛网与聚合物微孔阵列组件直接连接，形成有网的聚合物微孔阵列组件，然后将覆盖细胞筛网的聚合物微孔阵列组件设置于培养皿容器内的底部；或者，方案二：在完成所述步骤a后，再采用胶水加热粘贴方法，将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于体外细胞三维微组织形成的笼结构微孔培养皿，其特征在于，所述笼结构微孔培养皿由四个基本部分拼接组装组成：第一个基本部分为底面修饰后的培养皿(4)，即在培养皿(4)底部结合生物相容性材料薄膜层，形成培养皿(4)容器内层；第二个基本部分为修饰后的聚合物微孔阵列组件(3)，采用具有镂空微孔阵列结构的生物相容性材料薄膜，使聚合物微孔阵列组件(3)具有阵列式分布的细胞生长微孔槽，聚合物微孔阵列组件(3)外缘尺寸小于培养皿(4)容器内腔尺寸，能将聚合物微孔阵列组件(3)设置于培养皿(4)容器内的底部；第三个基本部分为细胞筛网(2)，设置于聚合物微孔阵列组件(3)上方，细胞筛网(2)对聚合物微孔阵列组件(3)的具有阵列式分布的细胞生长微孔槽形成结网式覆盖结构，细胞筛网(2)采用生物相容性材料网形的网片组件，网孔大小能满足原始待培养的细胞通过并进入聚合物微孔阵列组件(3)的具有阵列式分布的细胞生长微孔槽内，并且使在培养皿(4)容器内设置的聚合物微孔阵列组件(3)的细胞生长微孔槽内经过培养后的长大的细胞组织或细胞微团无法通过穿越细胞筛网(2)进行迁移；第四个基本部分为细胞培养基贮存池(1)，具有围堰式环形结构，作为培养皿(4)上缘的延伸增高组件，细胞培养基贮存池(1)与培养皿(4)上缘连接，使培养皿(4)容器内腔深度增加；制备了上述笼结构微孔培养皿的四个基本部分后，将它们依次封接组装成完整的笼结构微孔培养皿，然后，将笼结构微孔培养皿的表面进行修饰，修饰方法为：先将封接后的笼结构微孔培养皿整体经等离子体处理后，在紫外照射下进行灭菌处理，然后依次浸入Pluronic F‑127的水溶液、PBS缓冲溶液进行冲洗，然后向笼结构微孔培养皿中加入细胞用培养基，备用；在所述笼结构微孔培养皿中，单个细胞能通过细胞筛网(2)进入聚合物微孔阵列组件(3)具有的阵列式分布的细胞生长微孔槽，在细胞生长微孔槽中经培养形成三维微组织，形成后的三维微组织将不能再通过细胞筛网(2)，而被困于所述笼结构微孔培养皿中。...

【技术特征摘要】
1.一种用于体外细胞三维微组织形成的笼结构微孔培养皿，其特征在于，所述笼结构微孔培养皿由四个基本部分拼接组装组成：第一个基本部分为底面修饰后的培养皿(4)，即在培养皿(4)底部结合生物相容性材料薄膜层，形成培养皿(4)容器内层；第二个基本部分为修饰后的聚合物微孔阵列组件(3)，采用具有镂空微孔阵列结构的生物相容性材料薄膜，使聚合物微孔阵列组件(3)具有阵列式分布的细胞生长微孔槽，聚合物微孔阵列组件(3)外缘尺寸小于培养皿(4)容器内腔尺寸，能将聚合物微孔阵列组件(3)设置于培养皿(4)容器内的底部；第三个基本部分为细胞筛网(2)，设置于聚合物微孔阵列组件(3)上方，细胞筛网(2)对聚合物微孔阵列组件(3)的具有阵列式分布的细胞生长微孔槽形成结网式覆盖结构，细胞筛网(2)采用生物相容性材料网形的网片组件，网孔大小能满足原始待培养的细胞通过并进入聚合物微孔阵列组件(3)的具有阵列式分布的细胞生长微孔槽内，并且使在培养皿(4)容器内设置的聚合物微孔阵列组件(3)的细胞生长微孔槽内经过培养后的长大的细胞组织或细胞微团无法通过穿越细胞筛网(2)进行迁移；第四个基本部分为细胞培养基贮存池(1)，具有围堰式环形结构，作为培养皿(4)上缘的延伸增高组件，细胞培养基贮存池(1)与培养皿(4)上缘连接，使培养皿(4)容器内腔深度增加；制备了上述笼结构微孔培养皿的四个基本部分后，将它们依次封接组装成完整的笼结构微孔培养皿，然后，将笼结构微孔培养皿的表面进行修饰，修饰方法为：先将封接后的笼结构微孔培养皿整体经等离子体处理后，在紫外照射下进行灭菌处理，然后依次浸入PluronicF-127的水溶液、PBS缓冲溶液进行冲洗，然后向笼结构微孔培养皿中加入细胞用培养基，备用；在所述笼结构微孔培养皿中，单个细胞能通过细胞筛网(2)进入聚合物微孔阵列组件(3)具有的阵列式分布的细胞生长微孔槽，在细胞生长微孔槽中经培养形成三维微组织，形成后的三维微组织将不能再通过细胞筛网(2)，而被困于所述笼结构微孔培养皿中。2.根据权利要求1所述用于体外细胞三维微组织形成的笼结构微孔培养皿，其特征在于：第一个基本部分底面修饰后的培养皿(4)与第二个基本部分修饰后的聚合物微孔阵列组件(3)采用等离子体封接或可逆封接，形成连接界面结构，将聚合物微孔阵列组件(3)固定安装在培养皿(4)容器腔内底部位置处。3.根据权利要求1所述用于体外细胞三维微组织形成的笼结构微孔培养皿，其特征在于：第三个基本部分细胞筛网(2)覆盖于聚合物微孔阵列组件(3)上方，并使第三个基本部分细胞筛网(2)与聚合物微孔阵列组件(3)保持非接触状态，细胞筛网(2)与培养皿(4)直接连接，使细胞筛网(2)对培养皿(4)的开口形成结网式覆盖结构，将聚合物微孔阵列组件(3)包封于由细胞筛网(2)覆盖的培养皿(4)容器中。4.根据权利要求1所述用于体外细胞三维微组织形成的笼结构微孔培养皿，其特征在于：第三个基本部分细胞筛网(2)直接覆盖于聚合物微孔阵列组件(3)上，并使第三个基本部分细胞筛网(2)与聚合物微孔阵列组件(3)保持直接接触状态，细胞筛网(2)与聚合物微孔阵列组件(3)直接连接，使细胞筛网(2)对聚合物微孔阵列组件(3)的具有阵列式分布的细胞生长微孔槽直接形成结网式覆盖结构，对聚合物微孔阵列组件(3)的具有阵列式分布的细胞生长微孔槽的开口上缘直接进行包封。5.根据权利要求1～4中任意一项所述用于体外细胞三维微组织形成的笼结构微孔培养皿，其特征在于：细胞培养基贮存池(1)与培养皿(4)上缘连接时，采用胶水加热粘贴形成细胞培养基贮存池(1)环形端面与培养皿(4)上缘表面的连接部分；或者，当细胞筛网(2)与培养皿(4)直接连接时，采用胶水加热粘贴形成细胞筛网(2)与培养皿(4)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高兴华，李开艳，杨兴远，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31