一种微流控芯片及精密组织切片诱导的趋化运动研究方法技术

本发明专利技术提供了一种微流控芯片及精密组织切片诱导的趋化运动研究方法，该芯片由第一膜片、多孔膜、第二膜片和第三膜片组成；第一膜片上有微通道；第二膜片上有精密组织切片培养池；在第一膜片和第二膜片中间有一层多孔膜；精密组织切片培养池个数与微通道数相同；微通道分别位于精密组织切片培养池下方；第三膜片覆盖在第二膜片上方。所述芯片可以用于精密组织切片培养，与Transwell模型比较，精密组织切片可以在微通道内形成较高的趋化因子浓度梯度，用于研究微通道内的外泌体和细胞流经多个精密组织切片培养池过程中发生选择性趋化运动的情况。本发明专利技术提供了一种研究外泌体和细胞在器官选择性趋化运动的新方法，具有重要的生物医学研究价值和经济价值。

A Study Method of Chemotaxis Induced by Microfluidic Chips and Precision Tissue Slices

The invention provides a microfluidic chip and a chemotaxis research method induced by precise tissue slices, which consists of a first diaphragm, a porous membrane, a second diaphragm and a third diaphragm, a microchannel on the first diaphragm, a precise tissue slice culture pond on the second diaphragm, a porous membrane between the first diaphragm and the second diaphragm, and a number and a microchannel of precise tissue slice culture ponds. The number of channels is the same; the microchannels are located under the precise tissue slice culture pond; the third diaphragm is covered above the second diaphragm. The chip can be used for precise tissue slice culture. Compared with Transwell model, precise tissue slice can form a higher concentration gradient of chemokines in microchannels, which can be used to study the selective chemotaxis of exosomes and cells in microchannels when they flow through several precise tissue slice culture pools. The invention provides a new method for studying the selective chemotaxis of exosomes and cells in organs, which has important biomedical research value and economic value.

【技术实现步骤摘要】
一种微流控芯片及精密组织切片诱导的趋化运动研究方法
本专利技术涉及将微流控芯片技术应用于生物医学研究领域。本专利技术特别提供了一种微流控芯片及精密组织切片诱导的趋化运动研究方法。
技术介绍
体外组织培养被认为是介于细胞研究和动物研究之间的一种过渡性生物医学研究方法，在现代生物医学实验中被大量应用。单纯的体外细胞培养丧失了体内器官原有的种类繁多的细胞类型、细胞间联系和组织特异性的细胞外基质，而体外组织培养保留了其来源器官的所有细胞种类、细胞间联系和组织特异性的细胞外基质。与动物实验相比，组织培养可消除体内复杂因素的影响，从而减少实验变量，利于集中考察某种因素对该器官的影响；一个动物的某个器官可以在体外制作多个组织块，节约动物和研究经费；组织培养便于进行体外实时观察及测定，迅速得到实验数据。目前，体外组织培养常采用的方法是将组织分割成为1立方毫米左右的组织块，然后放入细胞培养瓶、皿或孔板内进行培养。这种方法很难精确控制组织块的大小，导致不同实验组之间的差异。精密组织切片是利用活组织振动切片机制备精确厚度的活组织切片，然后进行体外培养的一种组织操控技术。相对于组织块体外培养，精密组织切片厚度精确，一般厚度为数百微米。在活组织振动切片机设定好组织切片厚度以后，切割所获得的不同精密组织切片之间的厚度差仅为几微米，保证了实验的重复性。传统组织培养的器具为细胞培养瓶、皿和孔板，组织直接放入其内进行培养。另外一种组织培养的器皿为Transwell小室，其外形为一个可放置在孔板里的小杯子，将Transwell小室放入培养板中，在小室内和培养板中同时加入培养液，将拟培养的组织放在小室内。Transwell小室是细胞趋化研究的常用器皿，其不足之处至少包括以下两点：1)组织培养器皿内的液体均呈静止状态，组织内的细胞获取营养及排泄代谢产物是通过弥散作用实现，效率低；2)Transwell上、下小室体积过大，内含培养液体积远远大于组织块的体积，组织分泌的细胞因子被极大地稀释，细胞因子在下室内形成的浓度梯度过小，导致趋化作用减弱。微流控芯片技术可以为组织提供大小合适的空间，使组织分泌的趋化因子在微流控通道内形成较高的浓度梯度，从而增强趋化作用。
技术实现思路
为解决上述难题，本专利技术采用微流控芯片技术，提供了一种微流控芯片及精密组织切片诱导的趋化运动研究方法。所述微流控芯片可以用于精密组织切片培养，并可研究微通道内的外泌体流经多个精密组织切片培养池过程中发生选择性趋化运动的情况。相对于传统的精密组织切片培养方法，本专利技术微流控芯片类似于一个分枝状微血管通过多个器官的仿生模型，并提供了一种研究外泌体在流动过程中器官选择性趋化运动的新方法，具有重要的生物医学研究价值和经济价值。本专利技术技术方案如下：一种微流控芯片，其特征在于：该微流控芯片由第一膜片、第二膜片、第三膜片和多孔膜组成；第一膜片设上有微通道；第二膜片设上有精密组织切片培养池；第一膜片上有n条微通道，n为大于零的整数；第二膜片上设有n个精密组织切片培养池，即精密组织切片培养池的数量与第一膜片上微通道相同；在第一膜片和第二膜片中间设有一层多孔膜；第二膜片上的精密组织切片培养池分别位于第一膜片的微通道上方；第三膜片位于第二膜片精密组织切片培养池的上方。本专利技术所述微流控芯片，其特征在于：第一膜片上各微通道的一侧汇集于进液口，另外一侧汇集于出液口；第一膜片上各微通到位于第二膜片精密组织切片培养池下方的部分具有m个“S”形弯曲，m为大于零的整数；第二膜片上各精密组织切片培养池贯穿第二膜片，并相互独立；第三膜片完全覆盖位于第二膜片上的精密组织切片培养池上方；所述第一膜片、第二膜片和第三膜片的材料可以是聚二甲基硅氧烷；第一膜片、多孔膜、第二膜片可以是不可逆封接；第一膜片上微通道的深度为10～1000微米；第二膜片上的精密组织切片培养池的深度为1～30毫米；第一膜片、多孔膜、第二膜片、第三膜片组装完成后，采用一模具将各层紧密固定在一起；所述模具可以将第一膜片、多孔膜、第二膜片和第三膜片紧密贴合在一起，模具的材料可以为塑料、玻璃等；所述多孔膜为允许液体、细胞因子、药物、细胞外囊泡、荧光染料等在第二膜片的精密组织切片培养池和第一膜片的微通道之间传送的膜；多孔膜优选为聚碳酸酯膜。本专利技术还提供了采用所述微流控芯片进行精密组织切片培养的方法，其特征在于：在第二膜片的精密组织切片培养池内加入第一预定类型材料，在第一膜片的微通道内加入第二预定类型材料，以泵驱动第二预定类型材料在微通道内流动；所述第一预定类型材料为精密组织切片；第二预定类型材料为细胞培养液、药物、生长因子、细胞外囊泡、荧光染料等之一种或多种；精密组织切片的厚度在50微米到1000微米之间；精密组织切片保持细胞活性、来源器官的组织结构、增殖能力和部分功能本专利技术所述体外精密组织切片诱导的趋化运动研究方法，具体研究过程如下：——将第一预定类型材料加入第二膜片的精密组织切片培养池内；——通过进液口将第二预定类型材料加入第一膜片的微通道内；——将第三膜片覆盖于第二膜片的精密组织切片培养池表面；——采用模具将微流控芯片各层夹紧，不漏液；——通过进液口将第二预定类型材料加入微通道内；——去掉模具和第三膜片，考察第一预定类型材料的活性、组织结构和功能。作为优选的技术方案，将泵与进液口相连接，驱动第二预定类型材料在微通道内流动，流速为0微升/分钟到100微升/分钟。微流控芯片技术已被证明是对哺乳动物细胞及其微环境进行操控的理想平台，消耗低、通量高，仿生性强。微流控芯片上的微通道为微米尺寸，空间相对封闭，与体内的微血管结构十分相似；而且微流控芯片是操控流体的理想平台，便于模拟体内血液的流动。因此，本专利技术所构建的微流控芯片平台非常适用于精密组织切片的培养。首先，精密组织切片培养池的体积与精密组织切片的体积相似，组织分泌的细胞因子可以在局部达到较高的浓度，在体外形成了一个类似于该组织来源器官的微环境；该精密组织切片营养的获得和代谢物的排除是通过位于其下方的微通道内流动的液体实现的，类似于体内组织中的血管，效率高；由于该微流控芯片的微通道高度为微米级别，远远小于Transwell模型的下室，精密组织切片分泌的生长因子、趋化因子等可以在下方的微通道内形成一个较高的浓度梯度，对存在于下层微通道液体内的细胞和细胞外囊泡产生较强的趋化作用。因此，本专利技术所提供的微流控芯片为精密组织切片培养及其在生物医学研究中的应用提供了一个创新平台。附图说明图1本专利技术所述微流控芯片分层示意图；图2本专利技术所述微流控芯片各层封接后示意图；图3本专利技术所述微流控芯片精密组织切片培养池横断面示意图，各层封接在一起；图4组装完成的微流控芯片照片；图5显示SD大鼠肝组织精密切片经过此微流控芯片培养后的活性、组织结构、增殖能力、趋化因子分泌能力的鉴定(图中由上到下依次为肝组织精密切片的Rh-123/Hoechst33342/PI联合染色、HE染色、Ki67免疫组织化学染色、CXCL12免疫组织化学染色)；图6显示SD大鼠肾组织精密切片经过此微流控芯片培养后的活性、组织结构、增殖能力、趋化因子分泌能力的鉴定(图中由上到下依次为肝组织精密切片的Rh-123/Hoechst33342/PI联合染色、HE染色、Ki67本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微流控芯片，其特征在于：该微流控芯片由第一膜片、第二膜片、第三膜片和多孔膜组成；第一膜片上设有微通道；第二膜片上设有精密组织切片培养池；第一膜片上有n条微通道，n为大于零的整数；第二膜片上精密组织切片培养池的数量与微通道数量相同；第二膜片上的精密组织切片培养池分别位于第一膜片的微通道上方；在第一膜片和第二膜片中间设有一层多孔膜；第三膜片位于第二膜片的上方。

【技术特征摘要】
1.一种微流控芯片，其特征在于：该微流控芯片由第一膜片、第二膜片、第三膜片和多孔膜组成；第一膜片上设有微通道；第二膜片上设有精密组织切片培养池；第一膜片上有n条微通道，n为大于零的整数；第二膜片上精密组织切片培养池的数量与微通道数量相同；第二膜片上的精密组织切片培养池分别位于第一膜片的微通道上方；在第一膜片和第二膜片中间设有一层多孔膜；第三膜片位于第二膜片的上方。2.按照权利要求1所述微流控芯片，其特征在于：第一膜片上各微通道的一侧汇集于进液口，另外一侧汇集于出液口；各微通的位于第二膜片精密组织切片培养池下方的部分具有m个“S”形弯曲，m为大于零的整数。3.按照权利要求1所述微流控芯片，其特征在于：第二膜片上各精密组织切片培养池贯穿第二膜片，并相互独立。4.按照权利要求1～3任一所述微流控芯片，其特征在于：第三膜片完全覆盖在第二膜片上精密组织切片培养池的上方。5.按照权利要求1～3任一所述微流控芯片，其特征在于：所述第一膜片、第二膜片和第三膜片的材料是聚二甲基硅氧烷；第一膜片上微通道的深度为10～1000微米；第二膜片上的精密组织切片培养池的深度为1～30毫米。6.按照权利要求1～3任一所述微流控芯片，其特征在于：第一膜片、多孔膜、第二膜片、第三膜片组装完成后，采用一模具...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘婷姣，田鸿竹，马红娟，何俊舟，
申请(专利权)人：大连医科大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21