一种标准化的高通量三维细胞制备装置及其应用制造方法及图纸

一种标准化的高通量三维细胞制备装置及其应用，特别针对构建三维细胞模型。本发明专利技术提供了一种标准化的高通量三维细胞制备装置，在商品化的孔板底部具有凹陷结构，接种细胞后，由于底部凹陷结构，使细胞聚集，进而聚集成三维细胞团，可以用于三维细胞的培养及药物评价等研究。利用此装置制备的三维细胞，大小可控，使用便利，可以标准化用于后续操作。本发明专利技术解决了三维细胞制备未能与可便捷操作的孔板结合，不易标准化、高通量，无法快速检测的问题，方便后续研究的开展。

【技术实现步骤摘要】
一种标准化的高通量三维细胞制备装置及其应用
本专利技术属于生物医用材料领域，特别涉及一种标准化的高通量三维细胞制备装置及其应用。
技术介绍
众所周知，人体中的绝大多数细胞生活在三维的环境中，细胞必须通过细胞-细胞以及细胞-细胞外基质之间的相互作用，获得各种生化和机械信号，才能维持其正常的生理活动。大量研究表明，细胞与细胞外基质以及细胞与细胞之间的相互作用对于调控细胞的迁移、增殖和分化有重要的作用。现有的二维单层细胞培养不能真实体现细胞在体内的生存环境，缺乏这样的信号传递，不能很好地模拟体内细胞的微环境，与体内存在巨大差异，成为了体外细胞实验模拟生理状态难以逾越的鸿沟。细胞3D培养技术则可以缩小体外实验和体内实验的差距，更好地体现仿生的思想。在三维的细胞球中细胞与外部环境之间的相互作用可大部分得到重建。因此，和单层细胞相比，三维细胞能更好地模拟体内细胞的微环境，更能接近细胞在体内的生长状态，其在基因及功能表达等诸多方面更接近于实际情况，同时使培养的细胞具有更真实的功能。三维细胞培养可以形成拟胚体，肿瘤细胞球等。这些具有三维结构的细胞可以进行诱导分化，药物测试等后续的研究，正受到越来越多的关注。这些需求迫切需要方便的、高通量的、并能控制三维细胞的大小和分布的制备技术。制备三维细胞球的方法很多。例如：悬滴法可很好地控制细胞球的分布，但是操作非常繁琐，且不能大量制备。悬浮培养法可大量制备细胞球，但是得到的细胞球大小不一，所制备的三维细胞球缺乏可控性，应用受到很大限制。近年来发展的图案化微孔法，利用微加工工艺制备的具有可控凹陷的结构，可得到大小一致的细胞球，制备具有可控尺寸的细胞球，而且可规模化生产，是制备细胞球的理想方法。然而，这一方法需要特殊装备，只能在少数有条件的实验室中进行，此外利用光刻等技术制备的图案化微孔未能与商品化孔板结合，无法进行标准化操作。这些问题大大限制了微孔法的推广和使用。本专利技术公开的三维细胞制备装置在细胞培养板底部有阵列的凹陷结构，具有规则的图案化微孔结构，并且修饰有细胞低粘附材料，因此可用于三维细胞球的制备。本专利技术解决了三维细胞球制备不易标准化，操作不便等问题，这种高通量的制备方式为三维细胞的后续研究提供了有力的工具。在发育学，体外病理、毒理研究，药物筛选，癌症治疗以及组织工程等领域具有重大应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种标准化的高通量三维细胞制备装置，在商品化的孔板底部具有凹陷结构，接种细胞后，由于底部凹陷结构，迫使细胞聚集，进而聚集成三维细胞团，可以用于三维细胞的培养及药物评价等研究。本专利技术通过以下技术方案来实现专利技术目的：一种标准化的高通量三维细胞制备装置，该装置主要由培养板盖和培养板主体组成，在培养板主体上有培养孔，在培养孔底部具有凹陷结构。上述标准化的高通量三维细胞制备装置中，可以通过底面凹陷结构通量制备三维细胞。上述标准化的高通量三维细胞制备装置中，培养板可以为商品化的96孔板，24孔板，12孔板，6孔板。上述标准化的高通量三维细胞制备装置中，底面凹陷结构可以为半球形，倒梯形等结构。上述标准化的高通量三维细胞制备装置中，所述凹陷结构，在每孔的数量为1-2000个。上述标准化的高通量三维细胞制备装置中，所述凹陷结构，其上部直径为50-2000μm。上述标准化的高通量三维细胞制备装置中，所述凹陷结构，其下部直径为0-1000μm。上述标准化的高通量三维细胞制备装置中，所述凹陷结构，其上部直径大于下部直径。上述标准化的高通量三维细胞制备装置中，所述三维细胞的大小为0.05-2mm。上述标准化的高通量三维细胞制备装置中，所述细胞可以是肿瘤细胞，干细胞，细胞系中的任一种。上述标准化的高通量三维细胞制备装置中，所述孔板底部的凹陷结构经修饰，使细胞不易粘附在表面。一种标准化的高通量三维细胞制备装置的应用，所述应用为可以通过底面凹陷结构通量制备三维细胞，具体过程如下：细胞消化后，调整至合适的细胞密度，加入到培养孔中，细胞在重力作用下在凹陷结构中聚集，将孔板移入二氧化碳培养箱中继续培养；细胞经培养4-48小时，聚集成三维细胞球。一种标准化的高通量三维细胞制备装置的应用，所述应用为可以施加药物观察三维细胞球对药物的反应。一种标准化的高通量三维细胞制备装置的应用，所述应用为可以进行干细胞相关研究。一种标准化的高通量三维细胞制备装置的应用，所述应用为可以在装置中观察检测三维细胞球的参数，具体过程如下：(1)使用CCK-8试剂盒进行细胞活性的检测，CCK-8试剂：细胞培养基的体积比＝为1:9，混合均匀成检测工作液，加入孔中，置培养箱中3小时后，使用酶标仪测定450nm处吸光度，用于对细胞活力进行定量；(2)免疫荧光，常规免疫染色操作，荧光显微镜观察拍照，可以观察细胞死活，不同蛋白表达的变化等。本专利技术将凹陷结构集成到商品化的孔板底部，可以用于三维细胞模型的构建及后续应用。本专利技术解决了三维细胞球制备不易标准化，操作不便等问题，这种高通量的制备方式为三维细胞的后续研究提供了有力的工具。在发育学，体外病理、毒理研究，药物筛选，癌症治疗以及组织工程等领域具有重大应用前景。这种装置实现三维细胞的标准化通量制备，有利于进行操作，和后续的实验研究。本专利技术的有益效果是：与现有的三维细胞制备技术相比，主要有如下几个优点：由于采用与商业化孔板结合的方式，只需要传统的实验操作流程，将适当密度的细胞均匀接种在孔板内，就可以让细胞自发形成三维细胞模型，且标准、通量、可控。由于采用商业化孔板方式，与大部分检测仪器匹配，有利于进行后续操作。商业化孔板本身具有集成特点，当需要大量培养三维细胞时，可以容易实现。附图说明图1本专利技术制备装置示意图；a培养板的示意图；b培养板横截面示意图；c96孔板形式的实物图；d96孔板形式的底部三维结构实物图。其中1培养板盖；2培养孔；3培养板主体；4凹陷结构。图2三维细胞表征图；a40倍下的三维细胞的明场观察图；b20倍下的三维细胞的荧光观察图。图3三维细胞尺寸定量统计图；aCaco-2细胞的尺寸分布图；bU87细胞的尺寸分布图；cHepG2细胞的尺寸分布图。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。一种标准化的高通量三维细胞制备装置如图1所示，该装置主要由培养板盖1和培养板主体3组成，在培养板主体3上有培养孔2，培养孔2底部具有凹陷结构4。实施例1如图1a所示的标准化的高通量三维细胞制备装置，商品化的96孔板中，底部具有阵列的凹陷结构。制作方法之一如下所述，首先制作具有阵列凹陷结构PDMS芯片，将其制成直径为6mm的圆形芯片。芯片上的凹陷结构为倒梯形结构，其上部直径为600μm，其下部直径为300μm。将芯片置于商品化的96孔板孔底固定，效果如图1b所示。孔板底部经0.2％PF-127处理4小时，使用PBS润洗三次。Caco-2、U87、HepG2细胞消化并重悬在细胞培养基中，以3×105个/孔的密度分别接种到各孔中，静置于细胞培养箱中培养。24小时后，形成三维细胞球。显微镜明场拍照，如图2a所示。可见细胞球边缘清晰，成球效果较好，均一性适合。使用Live/Dead对三维细胞球进行染色，荧光显微镜拍照，如图2b所示。可见细胞球成球效果较好，且维持本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种标准化的高通量三维细胞制备装置，其特征在于，该装置主要由培养板盖(1)和培养板主体(3)组成，在培养板主体(3)上有培养孔(2)，培养孔(2)底部具有凹陷结构(4)。

【技术特征摘要】
1.一种标准化的高通量三维细胞制备装置，其特征在于，该装置主要由培养板盖(1)和培养板主体(3)组成，在培养板主体(3)上有培养孔(2)，培养孔(2)底部具有凹陷结构(4)。2.如权利要求1所述的标准化的高通量三维细胞制备装置，其特征在于：培养板主体可以为商品化的96孔板，24孔板，12孔板，6孔板。3.如权利要求1所述的标准化的高通量三维细胞制备装置，其特征在于：底面凹陷结构可以为半球形，倒梯形或其他结构。4.如权利要求1所述的标准化的高通量三维细胞制备装置，其特征在于：所述凹陷结构，在每孔的数量为1-2000个。5.如权利要求1所述的标准化的高通量三维细胞制备装置，其特征在于：所述凹陷结构，其上部直径为50-2000μm。6.如权利要求1所述的标准化的高通量三维细胞制备装置，其特征在于：所述凹陷结构，其下部直径为0-1000μm。7.如权利要求1所述的标准化的高通量三维细胞制备装置，其特征在于：所述凹陷结构，其上部直径大于下部直径。8.如权利要求1所述的标准化的高通量三维细胞制备装置，其特征在于：所述三维细胞的大小为0.05-2mm。9.如权利要求1所述的标准化的高通量三维细胞制备装置，其特征在于：所述细胞可以是肿瘤细胞，干细胞，细胞系中的任一种。10.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦建华，李中玉，魏文博，
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