细胞聚球三维培养及药物筛选的装置和该装置的使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种细胞聚球三维培养及药物筛选的装置和该装置的使用方法，该装置包括主体芯片，所述主体芯片表面凹陷形成至少一个工作室，所述工作室包括培养基室、药物室以及若干各自连通所述培养基室和药物室的细胞培养室；所述培养基室通过直连的培养基通道与各个所述细胞培养室连通；所述药物室通过用于形成浓度梯度的分流通道与各个所述细胞培养室连通。本发明专利技术细胞聚球三维培养装置能够准确模拟在体细胞状态、实现高通量毒性筛选。

A device for three-dimensional culture and drug screening of cell polyballs and the use of the device

The invention provides a device for cell culture and drug screening of three-dimensional poly ball and method of use of the device, the device comprises a main chip, the main chip forming at least one studio surface depression, the studio including medium room, room number and their drug is communicated with the medium chamber and the drug chamber the cell culture chamber; the medium chamber through the direct medium channel and each of the cell culture chamber; the drug chamber communicated through the distributary channel and for formation concentration gradient of each of the cell culture room. The cell poly ball three-dimensional culture device can accurately simulate the state of somatic cell and achieve high throughput toxicity screening.

【技术实现步骤摘要】
细胞聚球三维培养及药物筛选的装置和该装置的使用方法
本专利技术涉及细胞
，具体而言，本专利技术涉及一种细胞聚球三维培养及药物筛选的装置和该装置的使用方法。
技术介绍
尽管现在三维培养方式较多，但只是单纯的实现了细胞三维培养，很多并未真正实现在体细胞状态，如缺少灌注剪切力等。细胞三维培养同时运用于药物筛选，还需要实现高通量。在药物研发阶段进行细胞毒性筛选，常常化合物数量巨大。此外，新药研发过程中由于药物毒性过大是导致新药研究和开发失败的重要原因之一，因此，在药物发现阶段进行药物毒性筛选有助于降低研究和开发费用，指导药物衍生物，提高新药研发的成功率。综上，如何准确模拟在体细胞状态，构建体外细胞三维培养同时实现药物高通量毒性筛选是药物研发过程中面临的主要问题之一。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在提供一种准确模拟在体细胞状态，同时能实现高通量毒性筛选的细胞聚球三维培养装置。为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种细胞聚球三维培养及药物筛选的装置，包括主体芯片，所述主体芯片表面凹陷形成至少一个工作室，所述工作室包括培养基室、药物室以及若干各自连通所述培养基室和药物室的细胞培养室；所述培养基室通过直连的培养基通道与各个所述细胞培养室连通；所述药物室通过用于形成浓度梯度的分流通道与各个所述细胞培养室连通。优选地，所述细胞培养室包括缓冲通道、液体入口、接种入口和培养孔，其中每一个缓冲通道的入口端同时与培养基通道和药物室其中一个分流通道的出口连通；所述细胞培养室的个数与分流通道的出口/入口个数相同，也与培养基通道的个数相同。优选地，所述缓冲通道设为s型。优选地，所述细胞培养室还设有废液排出通道，所述废液排出通道与接种入口共用通道。优选地，所述培养孔为阵列式分布，所述培养孔的直径为400um，培养孔之间的间距为400um，深度为500um。优选地，所述分流通道由一个或多个并列的药物通道从药物室的出口延伸形成，所述分流通道由一个或多个并列的药物通道从药物室的出口延伸形成，所述分流通道的末端均汇聚为单行通道。(是指同一个位置)优选地，所述药物通道的个数根据药物浓度梯度设置，各个分流通道从药物室出口延伸出的药物通道个数比等于作用于细胞培养室的药物浓度比。优选地，所述药物通道的宽度为300um，深度为2mm。优选地，各个所述工作室之间共享一个培养基室，各个所述工作室独立配置一个药物室。优选地，所述工作室设有四个，且相对于所述培养基室两两对称设置。优选地，所述培养基通道的宽度为300um，深度为2mm。优选地，所述主体芯片由聚二甲硅氧烷制成。优选地，该装置还设有接合芯片和微量注射泵，所述接合芯片用于与主体芯片盖合并提供液体入口，所述微量注射泵用于控制所灌入的各种液体或细胞的流速。(优选地，该装置还设有接合芯片和微量注射泵，所述接合芯片用于与主体芯片盖合并提供液体入口，所述微量注射泵用于控制所灌入的各种液体或细胞的流速。)接合芯片与主体芯片互相重叠，相接合，防止发生细胞培养液或药物从芯片中渗出。优选地，所述培养基室和药物室的横截面设为圆形。优选地，所述主体芯片的长宽高分别为85.43mm，59.83mm，8mm。本专利技术还提供了上述细胞聚球三维培养及药物筛选装置的使用方法，包括以下步骤：制备上述的细胞聚球三维培养及药物筛选装置；将目标细胞以导管进行自动化接种至细胞培养室的培养孔内，接种数量为500cell/孔，接种的速度为5-10ul/min；将细胞聚球三维培养及药物筛选装置放入37℃，5％CO2的培养箱中静置贴壁，静置时间为2-3h；向细胞培养室持续灌注液体培养基，灌注速度为20ul/12h，每个细胞培养室内形成动态灌注细胞培养，2-3天后，细胞聚集成球；停止培养基室的灌流，将配置好的已知浓度待测药物灌入药物室，灌入流速为20ul/12h，通过分流通道形成浓度梯度的待测药物灌注作用于细胞，作用时间为48-72h；测定细胞活率，并对药物毒性进行计算。上述使用方法中的细胞聚球三维培养及药物筛选装置采用上述任意一项所述的细胞聚球三维培养及药物筛选装置。相比现有技术，本专利技术的方案具有以下优点：(1)本专利技术提供的细胞聚球三维培养装置，通过设置细胞培养基以实现动态灌注细胞培养；同时，在细胞培养室设置了接种孔，使细胞接种更加便捷，同时防止污染；此外还设置了用于培养细胞的培养孔，为细胞聚球三维培养提供充足空间。以上，均使得细胞聚球培养装置更接近体细胞状态。(2)通过将连接药物室和细胞培养室的主通道设置为单通道或多通道，以实现分流，从而形成浓度梯度，并且设置了多个工作室。具备高通量的特点，有利于进行药物毒性筛选。(3)本专利技术提供的药物浓度梯度实施方法，可在同一芯片上实现同一药物多浓度梯度，还可实现多个工作室测定不同化合物的毒性优点，从而实现高通量。(4)细胞聚球三维培养装置中，细胞培养室设置的小孔阵列区，还能满足细胞用于白蛋白功能、尿素等各项生化指标的测定。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1是本专利技术实施例1肝细胞聚球三维培养及药物筛选装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例1肝细胞聚球三维培养及药物筛选装置的局部放大图；图3是平板二维培养原代大鼠肝细胞后细胞聚球培养状态图；图4是本专利技术实施例1肝细胞聚球三维培养及药物筛选装置接种大鼠原代肝细胞后细胞聚球培养状态图。图中，1-主体芯片；10-工作室；101-培养基室；1011-培养基通道；102-药物室；1020-药物通道；1021-分流通道；1022-单行通道；103-细胞培养室；1031-缓冲通道；1032-液体入口；1033-接种入口；1034-培养孔。具体实施方式下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。此外，如果已知技术的详细描述对于示出本专利技术的特征是不必要的，则将其省略。实施例11.肝细胞聚球三维培养及药物筛选装置见图1-2，本实例中，细胞聚球三维培养及药物筛选装置用于培养肝细胞，故又称肝细胞聚球三维培养及药物筛选装置。该装置包括主体芯片1，一块与主体芯片1同样大小的接合芯片，以及与培养装置相通的微量注射泵；所述主体芯片1为聚二甲硅氧烷芯片，所述主体芯片1的长宽高分别为85.43mm，59.83mm，8mm。所述接合芯片用于与主体芯片1盖合并提供液体入口1032，所述微量注射泵用于灌入各种液体或细胞。所述主体芯片1表面凹陷形成四个工作室10，且两两对称设置，所述工作室10包括培养基室101、药物室102以及若干各自连通所述培养基室101和药物室102的细胞培养室103。所述工作室10之间共享一个培养基室101，各个工作室10独立配置一个药物室102。所述培养基室101通过直连的培养基通道1011与各个所述细胞培养室103连通，所述培养基室的横截面101设为圆形，所述培养基通道1011的宽度为300um，深度为2mm。所述药物室102通过用于形成浓度梯度的分流通道1021与各个所述细胞培养室103连通。所述药物室102对应设有三个分流通道1021，所述分流通道1021由一个或多个并列的药物通道1020从药物室102的出口延伸形成，各个所述药物通道1020等宽等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种细胞聚球三维培养及药物筛选的装置，其特征在于，包括主体芯片，所述主体芯片表面凹陷形成至少一个工作室，所述工作室包括培养基室、药物室以及若干各自连通所述培养基室和药物室的细胞培养室；所述培养基室通过直连的培养基通道与各个所述细胞培养室连通；所述药物室通过用于形成浓度梯度的分流通道与各个所述细胞培养室连通。

【技术特征摘要】
1.一种细胞聚球三维培养及药物筛选的装置，其特征在于，包括主体芯片，所述主体芯片表面凹陷形成至少一个工作室，所述工作室包括培养基室、药物室以及若干各自连通所述培养基室和药物室的细胞培养室；所述培养基室通过直连的培养基通道与各个所述细胞培养室连通；所述药物室通过用于形成浓度梯度的分流通道与各个所述细胞培养室连通。2.根据权利要求1所述细胞聚球三维培养及药物筛选的装置，其特征在于，所述细胞培养室包括缓冲通道、液体入口、接种入口和培养孔，其中每一个缓冲通道的入口端同时与培养基通道和药物室其中一个分流通道的出口连通；所述细胞培养室的个数与分流通道的出口/入口个数相同，也与培养基通道的个数相同。3.根据权利要求2所述细胞聚球三维培养及药物筛选的装置，其特征在于，所述缓冲通道设为s型。4.根据权利要求2所述细胞聚球三维培养及药物筛选的装置，其特征在于，所述细胞培养室还设有废液排出通道，所述废液排出通道与接种入口共用通道。5.根据权利要求2所述细胞聚球三维培养及药物筛选的装置，其特征在于，所述培养孔为阵列式分布，所述培养孔的直径为400um，培养孔之间的间距为400um，深度为500um。6.根据权利要求1所述细胞聚球三维培养及药物筛选的装置，其特征在于，所述培养基室和药物室的横截面设为圆形。7.根据权利要求1或2所述细胞聚球三维培养及药物筛选的装置，所述分流通道由一个或多个并列的药物通道从药物室的出口延伸形成，所述分流通道的末端均汇聚为单行通道。单行通道的宽度为300um，深度为2mm。8.根据权利要求7所述细胞聚球三维培养及药物筛选的装置，其特征在于，所述单行通道药物通道的宽度和深度分别相等；各个分流通道从药物室出口延伸出的药物通道个数比等于作用于细胞培养室的药物浓度比。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述药物通道的宽度为300um，深度为2mm。10.根据权利要求1所述细胞聚球三维培养及药物筛选的装置，其特征在于，各个所述工作室之间共享一个培养基...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭青，高毅，李海燕，李阳，周树勤，张斌斌，
申请(专利权)人：南方医科大学珠江医院，
类型：发明
国别省市：广东,44