基于微流控芯片的多器官肿瘤靶向药物测试平台及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种基于微流控芯片的多器官肿瘤靶向药物测试平台及其应用，该微流控芯片主要由上层芯片、下层芯片和多孔滤膜组成，多孔滤膜上连上层芯片，多孔滤膜下连下层芯片，上层芯片结构为大的细胞培养室，下层芯片结构为独立多通道，通道数量为1-9条。基于微流控芯片的多器官肿瘤靶向药物测试平台，按照如下方法构建：(1)芯片制作与修饰，(2)上层芯片内细胞的接种与培养，(3)下层芯片内细胞的接种与培养。在上层芯片接种肝细胞模拟体内肝代谢过程，下层芯片接种不同的肿瘤细胞和正常组织细胞，可以同时观察药物经肝代谢后对不同细胞的作用，也可以观察药物经肝代谢后对多组细胞的作用，实现肿瘤靶向药物的筛选与测试，大大提高筛选药物的成药率。

【技术实现步骤摘要】
基于微流控芯片的多器官肿瘤靶向药物测试平台及其应用
本专利技术属于微流控芯片
，具体涉及一种基于微流控芯片的多器官肿瘤靶向药物测试平台及其应用。
技术介绍
化学药物治疗是恶性肿瘤综合治疗的主要手段之一。药物测试的传统方法一般依靠生物毒性进行，未考虑药物体内的代谢过程及生物选择性，这样测试得到的活性药物在研发进入临床后常因为毒性以及代谢问题而搁浅，成药率极低。理想的靶向药物测试平台应该能对杀灭肿瘤细胞而不损伤正常组织细胞的药物进行测试筛选，可以同时测试药物对不同肿瘤以及正常组织的作用，也可以模拟口服药物经肝代谢后活性增强或减弱的实际过程。构建这样一个平台能够对于药物研发及指导临床用药有着重要意义。微流控芯片实验室又称芯片实验室或微流控芯片，指的是把生物和化学等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测、细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成或基本集成到一块几平方厘米(甚至更小)的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以取代常规化学或生物实验室的各种功能的一种技术。微流控芯片技术作为一门迅速发展起来的科学技术，已经在生物医学领域展现了其独特的优势，更因其同细胞尺寸匹配、环境同生理环境相近、在时间和空间维度上能够提供更为精确的操控，易于通过灵活设计实现多种细胞功能研究等特点而成为新一代生物仿生和细胞研究的重要平台。目前，在新药评价中，利用微流控芯片进行组织工程的模拟，尤其是构建多器官肿瘤靶向药物测试平台研究分析还处于空白阶段。如能成功构建，在药物研发中可以加速有效新药的筛选具有重大的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于微流控芯片的多器官肿瘤靶向药物测试平台及其应用，并应用于肿瘤靶向药物的药效学研究，特别针对模拟体内真实代谢条件下的药物测试，可以同时观察药物经肝代谢后对不同细胞的作用。本专利技术提供一种微流控芯片，主要由上层芯片、下层芯片和多孔滤膜组成，多孔滤膜上连上层芯片，多孔滤膜下连下层芯片，所述上层芯片结构为细胞培养室，下层芯片结构为独立多通道，通道数量为1-9条所述芯片材料为可透光透气的PDMS聚合物，多孔滤膜材料为聚碳酸酯膜，孔径为0.01um-4um。。本专利技术提供的基于微流控芯片的多器官肿瘤靶向药物测试平台，按照以下方法的建立：(1)芯片制作与修饰设计制作上层芯片与下层芯片，多孔滤膜夹在中间进行封接，置于培养皿中，紫外灭菌过夜后，用移液器将配制好的胶原工作液加入上层芯片细胞培养室及下层芯片各通道，将固定芯片的培养皿常温静置过夜，12-36小时之内移除胶原工作液，细胞培养液冲洗通道2-4次，对底面进行修饰，促进细胞更好地贴壁；(2)上层芯片内细胞的接种与培养肝细胞消化后，调整至合适的细胞密度，加入到上层芯片细胞培养室中，在胶原的修饰作用下，细胞迅速贴壁并均匀铺展于细胞培养室底面，当在光学显微镜下观察到细胞在细胞培养室中均匀分布时，立即将芯片移入二氧化碳培养箱中继续培养；(3)下层芯片内细胞的接种与培养待肝细胞经过增殖铺满细胞培养室60％时，不同的肿瘤细胞与正常组织细胞分别接种培养于下层芯片各通道中，12小时后，向上层芯片加入含药液的培养基继续培养48小时。一种基于微流控芯片的多器官肿瘤靶向药物测试平台的应用，用于肿瘤靶向药物筛选平台的芯片内细胞活性考察，其方法过程如下：(1)使用CCK-8试剂盒进行细胞活性的检测，CCK-8试剂：细胞培养基＝1:9混合均匀成检测工作液，加入下层芯片通道，置培养箱中3小时后，转入96孔板中，酶标仪测定450nm处吸光度。(2)将下层芯片与封有上层芯片的多孔滤膜分离，可对下层芯片的细胞进行显微观察，常规免疫荧光染色法表征。一种基于微流控芯片的多器官肿瘤靶向药物测试平台的应用，用于肿瘤靶向药物筛选平台的芯片内应用于药物代谢过程研究的方法，该方法过程如下：收集上层培养液及下层培养液，可以分别进行质谱分析，可以检测药物原型及代谢物的含量。本专利技术涉及将微流控芯片技术应用于构建模拟体内真实代谢条件下的药物测试平台的
，可以同时观察药物经肝代谢后对不同细胞的作用，并应用于肿瘤靶向药物的测试筛选，可以大大提高筛选药物的成药率。附图说明图1为本专利技术微流控芯片示意图，a为实物示意图；b为微流控芯片截面示意图，其中1上层芯片、2下层芯片、3多孔滤膜、4细胞培养室、5为1#通道、6为2#通道、7为3#通道。图2为细胞荧光图，其中a为本专利技术微流控芯片上层芯片培养室内细胞荧光图；上层芯片细胞；b为本专利技术微流控芯片下层芯片通道内细胞荧光图；c本专利技术为微流控芯片上层芯片培养室内细胞荧光图与下层芯片通道内细胞荧光图合并图。图3：a卡培他滨作用于不同细胞的显微明场图及死/活染色荧光图；b卡培他滨对不同细胞的细胞活力影响。图4：a为不同剂量卡培他滨作用于乳腺癌细胞的显微明场图及死/活染色荧光图；b为不同剂量卡培他滨对乳腺癌细胞的抑制率。具体实施方式下面的实施例将对本专利技术予以进一步的说明，但并不因此而限制本专利技术。实施例1多器官肿瘤靶向药物测试平台芯片的建立设计制作芯片，上层芯片1是一个细胞培养室4，下层芯片2是三个平行独立的通道，结构如图1b所示。多孔滤膜3置于玻片上紫外活化1小时，硅烷化处理30分钟，与上层芯片1一同进行氧等离子封接，置80度烘箱，30分钟。使用单体与引发剂比例为20:1的PDMS聚合物，在玻片上甩10um-50um厚，下层芯片2上表面蘸取薄PDMS后，与封接有上层芯片的多孔滤膜3对齐粘合，80度，30分钟固化完全。结果如图1a所示。实施例2多器官肿瘤靶向药物测试平台的表征用实验室自行设计制作的微流控芯片，结构如图1b所示。Hepg2细胞使用绿色细胞膜染料处理30min后，接入上层芯片细胞培养室4。MDA-MB-231细胞、A549细胞、GES-1细胞使用红色细胞膜染料处理30min后，分别接入下层芯片三个通道1#通道5、2#通道6、3#通道7。使用荧光显微镜拍摄上层芯片细胞培养室4的细胞，结果如图2a所示，使用荧光显微镜拍摄下层芯片通道1#通道5、2#通道6、3#通道7的细胞，结果如图2b所示。将上层芯片培养室内细胞荧光图与下层芯片通道内细胞荧光图合并，结果如图2c所示。实施例3使用多器官肿瘤靶向药物测试平台测试卡培他滨对不同细胞的作用利用实验室自行设计制作的微流控芯片，结构如图1b所示。配制浓度为100μg/mL的Ⅰ型鼠尾胶原工作液，经由细胞入口池注入芯片内，常温静置过夜，24小时后移除胶原工作液，细胞培养液冲洗通道3次。在上层芯片接种/未接种Hepg2细胞时，在下层芯片3个单元分别接种MDA-MB-231、U87、GES-1细胞，含80μM卡培他滨的H-DMEM培养基加入上层培养室。48小时后，通过死/活染色试剂盒以及CCK8试剂盒检测药物对不同细胞的毒性作用。结果如图3a和图3b所示，80uM浓度的卡培他滨在未经肝代谢时，48小时的处理对各细胞毒性均较小；而经肝代谢后，48小时的处理对正常组织细胞GES-1杀伤作用较弱，而对MB231和U87有明显的杀伤作用，且药物对MB231的杀伤作用更强。实施例4使用多器官肿瘤靶向药物测试平台测试不同浓度卡培他滨对乳腺癌的作用利用实验室自行设计制作的微流控芯片，结构如图1b所示。芯片修饰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微流控芯片，其特征在于：该芯片主要由上层芯片、下层芯片和多孔滤膜组成，多孔滤膜上连上层芯片，多孔滤膜下连下层芯片，上层芯片结构为大的细胞培养室，下层芯片结构为独立多通道，通道数量为1‑9条。

【技术特征摘要】
1.一种微流控芯片，其特征在于：该芯片主要由上层芯片、下层芯片和多孔滤膜组成，多孔滤膜上连上层芯片，多孔滤膜下连下层芯片，上层芯片结构为大的细胞培养室，下层芯片结构为独立多通道，通道数量为1-9条。2.按照权利要求1所述的一种微流控芯片，其特征在于：所述芯片材料为可透光透气的PDMS聚合物，多孔滤膜材料为聚碳酸酯膜，孔径为0.01um-4um。3.一种基于权利要求1所述微流控芯片的多器官肿瘤靶向药物测试平台，其特征在于该平台按照如下方法构建：(1)芯片制作与修饰设计制作上层芯片与下层芯片，多孔滤膜夹在中间进行封接，用移液器将配制好的胶原工作液加入上层芯片细胞培养室及下层芯片各通道，对底面进行修饰，促进细胞更好地贴壁；(2)上层芯片内细胞的接种与培养肝细胞消化后，调整至合适的细胞密度，加入到上层芯片中，在胶原的修饰作用下，细胞迅速贴壁并均匀铺展于细胞培养室底面，当在光学显微镜下观察到细胞在细胞培养室中均匀分布时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦建华，李中玉，王丽，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21