一种3D高通量器官微芯片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种3D高通量器官微芯片及其制备方法和应用，属于生物组织工程领域。芯片，包括顺次层状设置的储液层、3D培养层和底板层。利用双面胶完成储液层、3D培养层和底板层的连接，或者一次性注塑实现整体结构。在芯片3D培养层的培养微孔内进行3D细胞培养，仿生构建得相应的器官模型，仿生能力强。该器官芯片可用于高通量3D药物筛选及相关研究。而且，液体操作方便、适合高通量、不需要外接设备。构建方法简单，有效。

【技术实现步骤摘要】
一种3D高通量器官微芯片及其制备方法和应用
本专利技术涉及生物组织工程
，特别涉及一种3D高通量器官微芯片及其制备方法和应用。
技术介绍
研究结果表明三维培养细胞同二维培养的单层细胞相比，在细胞形态、基因和蛋白表达、细胞代谢等多方面更接近体内细胞。目前体外3D细胞培养技术包括细胞悬液中生长多细胞球体，以及嵌入细胞外基质内生长细胞。其中通过操控液滴和低粘附细胞培养板形成3D细胞球形体培养方法，具有简单、成本低的优势。然而在这种3D球体细胞培养技术中，不能完全反应真实体内的生理环境。随着对细胞微环境研究的深入，细胞外基质(ECM)在维持细胞生理特性、药物抗性、疾病发展以及细胞代谢等方面发挥重要作用。例如在肿瘤发生、发展过程中，3D细胞外基质显著影响着肿瘤细胞对微环境信号的响应。因此迫切需要发展体外细胞外基质内的3D细胞培养方法。基于3D细胞培养的药物筛选平台在临床前药物筛选和临床用药物测试方面结果更加准确，同2D筛选平台相比，可实现更准确、高效的体外药物反应预测。3D药物筛选测试平台将成为常规2D单层细胞药物筛选系统和动物模型筛选之间的桥梁。但是，现有的3D细胞外基质培养平台模型单一、仿生能力有限，细胞、基质材料及药物消耗量大造成应用成本太高，尚未得到广泛推广。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种3D高通量器官微芯片及其制备方法和应用。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。根据本专利技术实施例的第一方面，提供了一种3D高通量器官微芯片，包括，顺次层状设置的储液层、3D培养层和底板层；储液层，具有多个储液通孔，所述储液通孔用于储存培养液；3D培养层，具有多个培养微孔，所述培养微孔用于3D细胞培养；所述储液通孔与所述培养微孔一一对应。在一种可选的实施例中，所述储液通孔的孔径大于或等于所述培养微孔的孔径。在一种可选的实施例中，所述储液层的储液通孔为储液柱孔。在一种可选的实施例中，多个所述储液通孔构成通孔储液区，在所述通孔储液区的周围的储液层上形成盛液槽。在一种可选的实施例中，所述储液层的储液通孔为储液柱孔，在通孔储液区周围的储液层上围设边框，形成盛液槽；且所述储液柱孔处于所述盛液槽内。在一种可选的实施例中，所述储液层的储液通孔和/或所述3D培养层的培养微孔为直孔。在一种可选的实施例中，所述底板层的与所述3D培养层20相邻的表面具有疏水性。在一种可选的实施例中，在与3D培养层的培养微孔对应的底板层的表面上形成凹凸不平的粗糙面。根据本专利技术实施例的第二方面，提供了一种3D高通量器官微芯片的制备方法，包括以下步骤：将所述储液层、所述3D培养层和所述底板层分别进行清洗，然后干燥；利用双面胶依次将所述储液层、所述3D培养层和所述底板层叠置粘结；完成器官微芯片的制备，得到3D高通量器官微芯片。根据本专利技术实施例的第三方面，提供了一种3D高通量器官微芯片用于构建器官模型的应用。在一种可选的实施例中，基于前述的一种3D高通量器官微芯片构建器官模型的方法，包括以下步骤：将所述3D高通量器官微芯片灭菌，然后向3D培养层的培养微孔中加入包含模型细胞和基质材料的混合悬液，于37℃条件下培养，成胶，得成胶的3D器官微芯片；向所述成胶的器官微芯片储液层的储液通孔内加入培养基，再于37℃条件下培养，完成器官模型的构建。本专利技术实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本专利技术实施例的器官微芯片，可用于高通量3D药物筛选。可以仿生构建与高通量药物筛选相结合的3D体外器官模型，可用于相关药物的科学研究和药物筛选中。本专利技术实施例的高通量器官微芯片，液体操作方便、适合高通量操作与表征、不需要外接设备。本专利技术实施例的器官器官微芯片制备方法简单，有效，粘结或者一体成型均可。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。图1是根据一示例性实施例示出的一种3D高通量器官微芯片的结构示意图；图2是图1的3D高通量器官微芯片的剖视结构示意图；图3是根据一示例性实施例示出的一种3D高通量器官微芯片的剖视结构示意图；图4是根据一示例性实施例示出的储液层结构示意图；图5是根据一示例性实施例示出的一种3D高通量器官微芯片的结构示意图；图6是图5的3D高通量器官微芯片的剖视结构示意图；图7是根据一示例性实施例示出的一种3D高通量器官微芯片的结构示意图；图8的图7的3D高通量器官微芯片的剖视结构示意图；图9是根据一示例性实施例示出的一种3D高通量器官微芯片的爆炸结构示意图；图10是根据一示例性实施例示出的一种底板层的结构示意图；图11是根据一示例性实施例示出的一种底板层的结构示意图；图12是根据一示例性实施例示出的一种3D高通量器官微芯片的结构示意图；图13是根据一示例性实施例示出的3D肿瘤模型的肿瘤细胞显微拍摄图；图14是根据一示例性实施例示出的对比2D肿瘤模型的肿瘤细胞显微拍摄图；图15的根据一示例性实施例示出的肿瘤模型的肿瘤细胞系增殖表征曲线；图16是根据一示例性实施例示出的接种细胞数为2500的3D肿瘤模型基质收缩图；图17是根据一示例性实施例示出的接种细胞数为5000的3D肿瘤模型基质收缩图；图18是根据一示例性实施例示出的接种细胞数为10000的3D肿瘤模型基质收缩图；图19是根据一示例性实施例示出的3D器官微芯片肿瘤模型与2D平板进行抗肿瘤药物筛选的结果图；图20是根据一示例性实施例示出的3DH460肿瘤模型的对照组和阿霉素作用荧光结果图；附图标记说明：10、储液层；11、储液通孔；110、凸柱(或，柱体部)；100、凹槽；101、间隙；102、边框；1021、外侧壁；103、底面；20、3D培养层；21、培养微孔；30、底板层；31、粗糙面。具体实施方式下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。结合图1至图12说明本专利技术实施例的第一方面，一种3D高通量器官微芯片，包括，顺次层状设置的储液层10、3D培养层20和底板层30。储液层10，具有多个储液通孔11，储液通孔11用于储存培养液；3D培养层20，具有多个培养微孔21，培养微孔21用于3D细胞培本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D高通量器官微芯片，其特征在于，包括，顺次层状设置的储液层、3D培养层和底板层；/n储液层，具有多个储液通孔，所述储液通孔用于储存培养液；/n3D培养层，具有多个培养微孔，所述培养微孔用于3D细胞培养；/n所述储液通孔与所述培养微孔一一对应。/n

【技术特征摘要】
1.一种3D高通量器官微芯片，其特征在于，包括，顺次层状设置的储液层、3D培养层和底板层；
储液层，具有多个储液通孔，所述储液通孔用于储存培养液；
3D培养层，具有多个培养微孔，所述培养微孔用于3D细胞培养；
所述储液通孔与所述培养微孔一一对应。


2.根据权利要求1所述的器官微芯片，其特征在于，所述储液通孔的孔径大于或等于所述培养微孔的孔径。


3.根据权利要求1所述的器官微芯片，其特征在于，所述储液层的储液通孔为储液柱孔。


4.根据权利要求1所述的器官微芯片，其特征在于，多个所述储液通孔构成通孔储液区，在所述通孔储液区的周围的储液层上形成盛液槽。


5.根据权利要求1所述的3D高通量器官微芯片，其特征在于，所述储液层的储液通孔和/或所述3D培养层的培养微孔为直孔。


6.根据权利要求1所述的3D高通量器官微芯片，其特征在于，所述底板层与所述3D培养层相邻的表面具有疏水性。


7.根据权利要求6所述的3D高通量器官微芯片，其特征在于，在与3D...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖荣荣，周宇，
申请(专利权)人：北京大橡科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11