用于评估细胞内诱导的机械应变或由细胞诱导的机械应变的设备制造技术

本文描述了一种包括微流体网络的微流体设备。该设备包括基底，微流体通道和盖子，所述基底包括形成所述微流体通道的内表面的至少一部分的隔膜。所述设备能够在评价细胞内诱导的机械应变或由细胞诱导的细胞应变的方法中使用，这些方法也在本文中进行了描述。这些方法也在本文中进行了描述。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于评估细胞内诱导的机械应变或由细胞诱导的机械应变的设备


[0001]本专利技术涉及微流体设备，具体而言，本专利技术涉及使用微流体设备诱导或评估细胞内的机械应变的方法。

技术介绍

[0002]为了在细胞培养物中尝试模拟更多的生理学相关症状，已经开发出了多种模型，例如，在用于评价药物疗效，ADME安全性的临床前基于细胞的模型中模拟灌注流，共培养，和机械应变。
[0003]微流体由于其在使用过程中液体或培养基固有的流动而成为这种体外细胞培养模型的通用平台技术，并且微工程技术在制造复杂的微流体网络方面具有优势。然而，本领域仍然想要开发模拟或重现施加在例如肺或肠中的细胞上的机械应变的模型，这是因为由于呼吸运动和蠕动产生的气流/液流诱导了剪切应力。
[0004]目前本领域中存在例如Emulate芯片肺，其中通过多孔膜将两个微流体通道分隔开，人肺泡上皮细胞在膜的一侧培养，人肺微血管内皮细胞在膜的另一侧培养(Science(2010)328，p 1662
‑
1668)。该Emulate芯片肺也在Children
’
s Medical Center Corporation的专利申请WO2010/009307中描述。然而，直接的细胞
‑
细胞接触和可能的近分泌信号传导因膜的存在和孔的尺寸和分布而受到阻碍。
[0005]Alveolix(http://www.alveolix.com/technology/)具有不同类型的芯片肺，其在 Bern的专利申请WO2015/032889中作了部分描述。在该设备中，上皮细胞在自顶部开口的膜上培养。在膜的底侧，膜与微流体通道接触，该微流体通道具有在受到刺激后向第一膜施加拉伸力的隔膜。
[0006]迄今为止，本领域还没有在如下装置结构中培养不同类型的细胞的方式，该装置结构同时允许例如微血管网络和上皮细胞层之间发生近分泌相互作用并同时仍然处于向上皮细胞层施加拉伸力的位置。这需要完全不同的不含人工膜的方式。
[0007]因此，本领域需要用于模拟细胞中的机械应变的改进的设备。

技术实现思路

[0008]在本专利技术的第一方面，本文提供一种微流体设备，其包括：
[0009]微流体网络，所述微流体网络包括：
[0010]基底，微流体通道和盖子；
[0011]其中，所述基底包括形成微流体通道的内表面的至少一部分的无孔隔膜，并且，所述微流体通道包括至少部分由微流体通道中的隔膜和毛细管压力屏障界定的子空间。
[0012]在本专利技术的第二方面，本文提供一种评估由细胞诱导的机械应变的方法，该方法包括：
[0013]将一种或多种类型的细胞或细胞聚集体引入第一方面所述的微流体设备的微流
体网络中；
[0014]任选地，培养所述一种或多种类型的细胞或细胞聚集体；以及
[0015]使用设置于隔膜上的或可操作地与隔膜连接的一个或多个电极、传感器、探针、用于监测隔膜移动的参比标志物、铁磁颗粒或者抗体监测隔膜的形变。
[0016]在本专利技术的第三方面，本文提供一种使一种或多种类型的细胞或细胞聚集体经受机械应变(即，在一种或多种类型的细胞或细胞聚集体中诱导机械应变)的方法，该方法包括：
[0017]将一种或多种类型的细胞或细胞聚集体引入第一方面所述的微流体设备的微流体网络中；
[0018]任选地，培养所述一种或多种类型的细胞或细胞聚集体；以及
[0019]通过向隔膜施加正向压力或负向压力使一种或多种类型的细胞或细胞聚集体经受机械应变。
[0020]根据本专利技术的第四方面，本文提供一种分析平板，其包括带有凝胶的第一方面所述的设备，所述凝胶由毛细管压力屏障限制在微流体通道的子空间中，任选地，其中，所述凝胶包括一种或多种细胞或细胞聚集体。
[0021]根据本专利技术的第五方面，本文提供一种试剂盒，其包括：
[0022]本专利技术第三方面所述的分析平板；和
[0023]用于诱导血管生成的一种或多种促血管生成化合物。
[0024]先前的研究已经显示了对上皮细胞的刺激以及对上皮细胞和内皮细胞这两者的刺激。然而，以近分泌的方式(即，直接细胞
‑
细胞接触)，以与上皮细胞相互作用的多个微血管的形式机械刺激血管化组织迄今被认为是不可能的或尚未被证实。为了实现该目的，需要不含诸如过滤膜之类的人工屏障的一些形式的初始模型，即，上皮细胞需要接种在与内皮细胞不同的位置，同时还要允许那些细胞发生直接相互作用。根据上文所述的各个方面中的任一方面的设备能够意想不到地机械刺激血管化组织，因此，促进了用于评价药物疗效或ADME安全性的改进的体外或离体模型系统的开发。
[0025]释义
[0026]在说明书全文和权利要求书中使用了涉及设备、方法、用途和本专利技术的其他方面的各种不同的术语。除非另有说明，这些术语具有本专利技术所属
的常用含义。其他特别定义的术语被解释为与本文提供的定义一致。虽然与本文所述的那些方法和材料类似或等同的任何方法和材料可用于实施检测本专利技术，但是在本文中描述优选的材料和方法。
[0027]除非另有明确说明，本文使用的单数形式的冠词(“a”，“an”和“the”)还包括复数指代物。因此，例如，单数形式的术语细胞“a cell”包括两个或多个细胞的组合等。
[0028]在涉及诸如量、时间范围等的测量值时，本文使用的术语“约”和“大约”意在包括特定值的正负20％的变量，或正负10％的变量，更加优选地正负5％的变量，甚至更加优选地正负1％的变量，以及仍然更加优选地正负0.1％的变量，这样，这些变量适于进行本文公开的方法。
[0029]本文使用的术语“包含(comprising)”被解释为包括在内的并且是开放式的，不是排除的。具体而言，该术语及其变化形式是指具体特征、步骤或成分被包括在内。这些术语不应被解释为排除其他特征、步骤或成分的存在。
[0030]本文使用的术语“示例性的”是指作为实例，例子或示例并且不应当被解释为排除本文公开的其他配置方式。
[0031]本文使用的术语“微流体通道”是指位于被上部基板或盖子覆盖的材料层上的通道或穿过该材料层的通道，或者是指位于设置于底板或基底上的材料之下的或穿过该材料的通道，该通道的长度、宽度或高度中的至少一种在亚毫米范围内。应当理解的是，该术语包括线性通道以及分支的通道或者在其通路上具有弯折或拐弯的通道。微流体通道通常包括用于施加一定体积的液体的入口。由微流体通道包封的体积通常在微升或亚微升范围内。微流体通道通常包括基底，其可能是下部材料的顶面；两个侧壁和顶部，该顶部可能是微流体通道上的顶部基板的下表面，并且，微流体通道可根据需要配置有入口、出口和/或通风孔。基底、侧壁和顶部均可称为微流体通道的内表面，并且可统称为内表面。在一些实施例中，微流体通道可具有圆形或半圆形横截面，微流体通道可被认为分别具有一个或两个内表面。
[0032]本文使用的术语“隔膜”是指有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种微流体设备，其包括：微流体网络，该微流体网络包括：基底，微流体通道和盖子；其中，所述基底包括形成所述微流体通道的内表面的至少一部分的无孔隔膜，并且，所述微流体通道包括至少部分由所述隔膜和所述微流体通道中的毛细管压力屏障界定的子空间。2.如权利要求1所述的微流体设备，其中，所述隔膜包括弹性体。3.如权利要求1所述的微流体设备，其中，所述盖子包括通向微流体通道的入口孔，并且，所述入口孔与所述隔膜基本对齐。4.如前述权利要求中任一项所述的微流体设备，其中，所述基底包括通向所述微流体通道的孔，所述隔膜延伸跨过该孔。5.如权利要求1至4中任一项所述的微流体设备，其中，所述隔膜包括横截面比基底外周部分更薄的区域。6.如上述权利要求中任一项所述的微流体设备，其中，所述隔膜是透明的或者是视觉上澄清的，并且优选地厚度小于1mm，更优选地，厚度小于250μm，更优选地厚度小于100μm。7.如上述权利要求中任一项所述的微流体设备，其中，所述隔膜是包括一种或多种电极、传感器、探针、用于监测隔膜移动的参比标志物、铁磁颗粒、粘附分子或抗体的功能化隔膜。8.如上述权利要求中任一项所述的微流体设备，其中，所述子空间是第一子空间，并且，所述微流体通道还包括：包括流体通道的第二子空间，和第三子空间，所述第一子空间将第三子空间与所述第二子空间分隔开。9.如权利要求2至8中任一项所述的微流体设备，其中，所述设备还包括具有井的顶层，并且，所述第一子空间和/或第三子空间通过所述入口孔延伸进入所述井。10.如权利要求2至9中任一项所述的微流体设备，其中，所述毛细管压力屏障与所述入口孔基本对齐。11.如权利要求1至10中任一项所述的微流体设备，其中，所述隔膜形成所述第一子空间的至少部分表面。12.如权利要求1至11中任一项所述的微流体设备，其中，所述隔膜形成所述第三子空间的至少部分表面，所述第三子空间任选地由另一毛细管压力屏障界定。13.如前述权利要求中任一项所述的微流体设备，其中，所述基底被配置为将所述隔膜可操作地连接至如下元件中的一个或多个：正向或负向(气体)压力来源；物理驱动器；电磁驱动器；和可发泡泡沫。14.如前述权利要求中任一项所述的微流体设备，其中，所述毛细管压力屏障包括：从微流体通道的内表面突出的材料脊；微流体通道的拓宽部分；
微流体通道的内表面中的凹槽；对微流体通道的内表面具有不同的润湿性的材料区域；具有一定间隔的多个立柱。15.如前述权利要求中任一项所述的微流体设备，其中，所述微流体网络包括生物材料或生物模拟材料，该生物材料或生物模拟材料包括下列材料中的一种或多种：a.设置在例如第一子空间中的凝胶、细胞外基质或支架；b.衬于微流体通道的上皮细胞或内皮细胞，其例如在第二子空间内形成导管或血管；c.位于凝胶、细胞外基质或支架内部的上皮细胞或内皮细胞，其例如形成内腔结构，更优选地形成血管床；d.凝胶、细胞外基质或支架内或上的基质细胞；e.凝胶、细胞外基质或支架内或上的肌肉细胞；f.选自多能细胞和中枢神经细胞，外周神经细胞，淋巴网状细胞，免疫细胞，泌尿细胞，呼吸细胞，生殖细胞(男性和女性)，胃肠道细胞，内分泌细胞，皮肤细胞，肌...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗，
申请(专利权)人：米梅塔斯私人有限公司，
类型：发明
国别省市：