一种基于超声体波在毛细管中三维细胞培养的方法技术

本发明专利技术提供一种基于超声体波在毛细管中三维细胞培养的方法，属于细胞三维培养技术领域。该方法使用市售的毛细管作为细胞培养的载体，将待培养的细胞悬液、甲基丙烯酸酐化水凝胶(GelMA)溶液和LAP蓝光引发剂混合溶液注入毛细管中，通过超声波使细胞聚集为特定的细胞团块，辅以短暂的405nm波段的蓝光激发固化并置于培养箱中进行细胞团块的进一步培养。本发明专利技术的方法能够实现在毛细管内对细胞团块的三维模型建立和培养，可以利用超声波对细胞团块的大小间距等进行合理操控，在许多复杂的细胞组织培养、细胞分化及器官成型等领域有巨大应用前景。

A method of three-dimensional cell culture in capillary based on ultrasonic body wave

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声体波在毛细管中三维细胞培养的方法
本专利技术涉及细胞三维培养
，特别是指一种基于超声体波在毛细管中三维细胞培养的方法。
技术介绍
目前的细胞组织工程领域主要致力于开发一些支架材料并期望依赖细胞的自组装来构建一些功能性组织，从而实现对细胞通信等领域的研究，现在较广泛的三维细胞组织培养主要是将细胞接种在支架材料并让细胞自身沿着支架附着和增殖，但是这些方法都缺乏一些主动操控细胞形成组织形状的策略，在细胞组织培养等领域的可控性有限。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于超声体波在毛细管中三维细胞培养的方法，该方法可以利用超声波对细胞团块的大小间距等进行主动操控，在许多复杂的细胞组织培养、细胞分化及器官成型等领域有巨大应用前景。该方法使用毛细管作为细胞培养的载体，将待培养的细胞悬液、甲基丙烯酸酐化水凝胶溶液和LAP蓝光引发剂混合溶液注入毛细管中，通过超声装置使毛细管中的细胞聚集为特定的细胞团块，辅以短暂的405nm波段的蓝光激发将细胞固定后置于培养箱中进行培养。该方法具体步骤如下：(1)制得细胞悬液以及甲基丙烯酸酐化水凝胶溶液和LAP蓝光引发剂混合溶液；(2)利用毛细作用将步骤(1)中的细胞悬液和混合溶液注入到毛细管中；(3)将步骤(2)中的毛细管置于搭建的超声驱动装置中，调节超声频率在200kHz～3000kHz范围内，毛细管中的细胞在超声驱动装置的作用下，形成特定的细胞团块；(4)将步骤(3)中的毛细管置于405nm波段的蓝光激发下使细胞团块固定，然后放置在培养箱中进行培养。其中，步骤(1)中细胞悬液中细胞的浓度为1*105个/ml～1*107个/ml。步骤(1)中制备的甲基丙烯酸酐化水凝胶溶液和LAP蓝光引发剂混合溶液浓度在5％～30％(w/v)范围内，甲基丙烯酸酐化水凝胶溶液与LAP蓝光引发剂的质量配比为20：1，细胞悬液与甲基丙烯酸酐化水凝胶溶液和LAP蓝光引发剂的混合溶液的体积比为1：1～3：1。步骤(2)中毛细管内径为0.05mm～1.0mm。步骤(3)中的超声驱动装置包括波形发生器、信号放大器和一对声能转换器；一对声能转换器与波形发生器和信号放大器依次连接；一对声能转换器置于毛细管的两端。声能转换器为超声压电陶瓷或者叉指换能器中的一种。叉指换能器是在FTO玻璃衬底上通过电磁溅射沉积一层氧化锌层，在氧化锌层上通过化学气相沉积一层铝膜，在沉积铝膜层时用Kapton胶带将氧化锌层中心部分掩盖，通过传统的光刻法和剥离技术在铝膜的四边布线形成叉指换能器。该方法可以由多根毛细管形成毛细管阵列，实现高通量式的三维细胞培养。上述的甲基丙烯酸酐化水凝胶溶液和LAP蓝光引发剂用于光固化交联成形，也可用其他的光固化型水凝胶如聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)水凝胶代替。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：(1)本专利技术所用市面上售卖的毛细管作为细胞培养载体，价格低廉。(2)本专利技术可以利用超声驱动装置调节超声波频率，从而改变细胞团块的聚集大小和间距等，能够更加适应未来在复杂的细胞组织培养、细胞分化及器官成型等领域的要求。(3)本专利技术的方法所需要的实验材料和处理方法较为简单，在市场上有极大优势。附图说明图1为本专利技术的基于超声体波在毛细管中三维细胞培养的方法示意图；图2为本专利技术实施例中超声开闭时细胞在毛细管中分散、聚集以及调整频率的对比示意图，其中(a)为超声关闭状态，(b)为超声打开状态，(c)为改变频率状态；图3为本专利技术实施例1中200～300kHz频率下的细胞聚集显微镜图片；图4为本专利技术实施例2中500～600kHz频率下的细胞聚集显微镜图片；图5为本专利技术实施例3中900～1000kHz频率下的细胞聚集显微镜图片；图6为本专利技术实施例4中1900～2500kHz频率下的细胞聚集显微镜图片。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术提供一种基于超声体波在毛细管中三维细胞培养的方法。该方法具体步骤为：(1)制得细胞悬液、甲基丙烯酸酐化水凝胶溶液和LAP蓝光引发剂混合溶液；(2)利用毛细作用将步骤(1)中的细胞悬液、混合溶液注入到毛细管中；(3)将步骤(2)中的毛细管置于搭建的超声驱动装置中，调节超声频率在200kHz～3000kHz范围内，毛细管中的细胞在超声驱动装置的作用下，形成特定的细胞团块；(4)将步骤(3)中的毛细管置于405nm波段的蓝光激发下使细胞团块固定，然后放置在培养箱中进行培养。最终如图1所示。下面结合具体实施例予以说明。实施例1本实施例涉及一种基于超声体波在毛细管中三维细胞培养的方法的具体应用，所述具体方法如下：步骤1，所需细胞悬液、甲基丙烯酸酐化水凝胶溶液和LAP蓝光引发剂混合溶液的配置：首先将培养在培养皿中的MCF-7细胞制成细胞悬浮液，其具体步骤如下：吸取培养皿中的培养基，用磷酸盐缓冲液(PBS)淋洗两次，而后加入0.5～1.5ml胰酶并置于培养箱中消化2～4分钟，之后用离心机离心(1000rpm，3min)并吸去上清液，之后加入1mL培养基制得细胞悬液。之后制得甲基丙烯酸酐化水凝胶溶液和LAP蓝光引发剂混合溶液，甲基丙烯酸酐化水凝胶溶液由甲基丙烯酸酐(MA)与明胶(Gelatin)制备获得，配制溶液浓度在5％-30％(w/v)范围内，水凝胶溶液与LAP蓝光引发剂混合溶液的质量配比为20：1。步骤2，所需装置的搭建：所需装置包括一个超声驱动装置以及由3D打印方法制得的固定模型组成，超声驱动装置包括波形发生器，信号放大器和一对声能转换器；所述声能转换器可以为一对超声压电陶瓷或者一对叉指换能器；所述的一对声能转换器与波形发生器和信号放大器依次连接；所述的一对声能转换器分别置于毛细管的两端并预先放在3D打印的模型中固定。步骤3，细胞团块的聚集和培养：将制得的细胞悬液、甲基丙烯酸酐化水凝胶溶液和LAP蓝光引发剂混合溶液利用毛细作用注入到毛细管中，再将毛细管置于固定模型装置中，将超声驱动装置的频率调整为200～300kHz，电压调至600～1000mV，毛细管中的细胞在超声驱动装置装置产生的超声驻波作用下，形成特定的细胞团块，然后用405nm波段的蓝光激发1～5秒使细胞团块固化，最后取出毛细管放置在培养箱中进行培养。所述毛细管内径为0.05mm～1.0mm。本实施例采用上述步骤在毛细管中进行细胞的三维细胞培养，如图1、图2和图3所示。本实施例的基于超声体波在毛细管中三维细胞培养的方法具有成本低廉、方法简便、可操控性强等优势，可以利用超声波改变细胞团块的聚集大小和间距等，为以后的复杂细胞组织的培养、细胞分化及器官成型等领域提供了一种可行的方案。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超声体波在毛细管中三维细胞培养的方法，其特征在于：使用毛细管作为细胞培养的载体，将待培养的细胞悬液、甲基丙烯酸酐化水凝胶溶液和LAP蓝光引发剂混合溶液注入毛细管中，通过超声装置使毛细管中的细胞聚集为特定的细胞团块，辅以短暂的405nm波段的蓝光激发将细胞固定后置于培养箱中进行培养。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于超声体波在毛细管中三维细胞培养的方法，其特征在于：使用毛细管作为细胞培养的载体，将待培养的细胞悬液、甲基丙烯酸酐化水凝胶溶液和LAP蓝光引发剂混合溶液注入毛细管中，通过超声装置使毛细管中的细胞聚集为特定的细胞团块，辅以短暂的405nm波段的蓝光激发将细胞固定后置于培养箱中进行培养。


2.根据权利要求1所述的基于超声体波在毛细管中三维细胞培养的方法，其特征在于：具体步骤如下：
(1)制得细胞悬液以及甲基丙烯酸酐化水凝胶溶液和LAP蓝光引发剂的混合溶液；
(2)利用毛细作用将步骤(1)中的细胞悬液和混合溶液注入到毛细管中；
(3)将步骤(2)中的毛细管置于搭建的超声驱动装置中，调节超声频率在200kHz～3000kHz范围内，毛细管中的细胞在超声驱动装置的作用下，形成细胞团块；
(4)将步骤(3)中的毛细管置于405nm波段的蓝光激发下使细胞团块固定，然后放置在培养箱中进行培养。


3.根据权利要求2所述的基于超声体波在毛细管中三维细胞培养的方法，其特征在于：所述步骤(1)中细胞悬液中细胞的浓度为1*105个/ml～1*107个/ml。


4.根据权利要求2所述的基于超声体波在毛细管中三维细胞培养的方法，其特征在于：所述步骤(1)中制备的甲基丙烯酸酐化水凝胶溶液和LAP蓝光引发剂混合溶液浓度为5％...

【专利技术属性】
技术研发人员：许太林，罗勇，张学记，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11