一种用于间充质干细胞迁移筛选的肿瘤微流控芯片及其制备和应用方法技术

本发明专利技术公开了一种用于间充质干细胞迁移筛选的肿瘤微流控芯片及其制备和应用方法，微流控芯片包括表面加工出微结构通道的芯片主体和紧密贴合在芯片主体上的基板；芯片主体上的微结构通道包括一条中央细胞培养通道和若干个对称排列在中央细胞培养通道两侧的相互独立的细胞迁移单元；细胞迁移单元包括一条内侧的基质胶灌注通道和一条外侧的迁移细胞培养通道；中央细胞培养通道与各细胞迁移单元的基质胶灌注通道之间

【技术实现步骤摘要】
一种用于间充质干细胞迁移筛选的肿瘤微流控芯片及其制备和应用方法


[0001]本专利技术属于生物
，涉及一种间充质干细胞的肿瘤趋化性的监测装置，尤其涉及一种用于间充质干细胞迁移筛选的肿瘤微流控芯片及其制备和应用方法
。

技术介绍

[0002]恶性肿瘤是目前严重威胁全人类健康的世界性难题，据美国癌症协会报道的数据显示
2020
年全球分别有将近
1930
万新确诊肿瘤患者和
1000
万肿瘤死亡的患者
。
铂类等化疗药物已广泛用于肿瘤治疗，但易引起全身毒性和耐药，因此，建立一种精准靶向地药物递送平台对实现肿瘤精准治疗具有重要意义
。
[0003]间充质干细胞
(Mesenchymal stem cells,MSCs)
是一类具有自我更新和多向分化潜能的细胞群
。MSCs
组织来源广泛，易扩增，免疫原性低，且研究已证明
MSCs
对恶性肿瘤组织具有独特的迁移趋化性，表明
MSCs
是一种理想的药物靶向递送的载体
。
然而，尽管不同组织来源的
MSCs
具有相似的形态和免疫表型，它们在增殖
、
细胞因子分泌以及细胞迁移能力等生物学行为上存在差异
。
因此，比较并筛选出拥有最强肿瘤迁移趋化能力的
MSCs
尤为重要
。
[0004]评价细胞迁移特性的模型分为体内和体外模型/>。
体外细胞迁移模型较体内模型成本低
、
操作简单，可避免动物实验涉及的伦理问题，也可避免人类与实验动物种属特异性差异造成实验结果不一致的现象
。
传统的体外模型主要依赖于划痕实验法和
transwell
实验法，但划痕实验重复性较差，且易损伤细胞，
Transwell
实验操作复杂且不适合实时动态监测
。
[0005]微流控芯片技术因其结构设计灵活和规模集成的优势，已在细胞操控和分析领域得到迅速发展
。
微流控芯片的管道尺寸在微米量级，细胞和试剂消耗少，且能较好地模拟体内微环境，不损伤细胞，适合动态观察
。
然而，目前用于监测细胞迁移的多为单通道芯片，具有通量低，集成度差，实验重复性差等缺陷
。
此外，在同一块微流控芯片上同时实现多种
MSCs
对肿瘤细胞迁移趋化性的监测和筛选的研究分析还处于空白阶段
。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对上述现有技术的不足，提供一种用于间充质干细胞迁移筛选的肿瘤微流控芯片及其制备和应用方法，该肿瘤微流控芯片实现了多种类型间充质干细胞和肿瘤细胞的同步共培养，操作简单，降低了实际样品的用量，并模拟人间充质干细胞对肿瘤细胞的趋化性并同步比较差异，能够为筛选肿瘤靶向治疗高效药物载体提供理论依据
。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供一种用于间充质干细胞迁移筛选的肿瘤微流控芯片，具有这样的特征：包括表面加工出微结构通道的芯片主体和紧密贴合在芯片主体上的基板；芯片主体上的微结构通道包括一条中央细胞培养通道和若干个对称排列在中央细胞培养通道两侧的相互独立的细胞迁移单元；所述细胞迁移单元包括一条内侧的基质胶灌注
通道和一条外侧的迁移细胞培养通道；中央细胞培养通道和各基质胶灌注通道
、
迁移细胞培养通道的两端均具有进样口和出样口；所述中央细胞培养通道用于肿瘤细胞的培养；基质胶灌注通道用于基质胶的填充；若干迁移细胞培养通道用于不同组织来源间充质干细胞的培养；所述中央细胞培养通道与各细胞迁移单元的基质胶灌注通道之间
、
以及同一细胞迁移单元的基质胶灌注通道与迁移细胞培养通道之间均设有截流结构，截流结构由若干间隔设置的柱状结构构成，中央细胞培养通道与各细胞迁移单元的基质胶灌注通道
、
以及同一细胞迁移单元的基质胶灌注通道与迁移细胞培养通道通过截流结构进行细胞之间的信号传输和相互作用以及细胞迁移
。
[0008]进一步，本专利技术提供一种用于间充质干细胞迁移筛选的肿瘤微流控芯片，还可以具有这样的特征：其中，所述细胞迁移单元中，基质胶灌注通道和迁移细胞培养通道的两端均向外侧方向弯折
。
[0009]进一步，本专利技术提供一种用于间充质干细胞迁移筛选的肿瘤微流控芯片，还可以具有这样的特征：其中，所述芯片主体的材料为聚二甲基硅氧烷
、
聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯；所述基板的材料为玻璃或硅片
。
[0010]进一步，本专利技术提供一种用于间充质干细胞迁移筛选的肿瘤微流控芯片，还可以具有这样的特征：其中，所述芯片主体与基板通过等离子体键合工艺实现两者之间的紧密贴合
。
[0011]进一步，本专利技术提供一种用于间充质干细胞迁移筛选的肿瘤微流控芯片，还可以具有这样的特征：其中，所述中央细胞培养通道和迁移细胞培养通道培养肿瘤细胞和间充质干细胞前涂覆有培养基质，培养基质为明胶
、
壳聚糖
、
丝素蛋白
、
鼠尾胶原蛋白
、
纤维蛋白胶
、
基质胶中的一种或几种
。
[0012]进一步，本专利技术提供一种用于间充质干细胞迁移筛选的肿瘤微流控芯片，还可以具有这样的特征：其中，所述芯片主体的中央细胞培养通道和各基质胶灌注通道
、
迁移细胞培养通道均位于同一平面，且宽度和高度均相同，分别为
1000
μ
m
和
100
μ
m
；基质胶灌注通道的长度为
1.0cm
，迁移细胞培养通的长度为
0.8cm
，中央细胞培养通道的长度根据细胞迁移单元的数量而定；所述截流结构由5个六棱柱结构等间距排列而成，各六棱柱结构的边长为
100
μ
m
，六棱柱结构之间的间距为
50
μ
m。
[0013]本专利技术还提供一种用于间充质干细胞迁移筛选的肿瘤微流控芯片的制备方法，具有这样的特征：包括以下步骤：步骤一
、
用计算机辅助软件设计和绘制所述芯片主体的微结构通道图形；步骤二
、
通过微加工技术制备具有微结构通道的芯片主体，通过手动打孔器制备中央细胞培养通道和各基质胶灌注通道
、
迁移细胞培养通道的进样口及出样口；步骤三
、
将芯片主体和基板用无水乙醇清洗后，进行高压灭菌处理，最后进行等离子体键合，得到微流控芯片
。
[0014]本专利技术还提供一种用于间充质干细胞迁移筛选的肿瘤微流控芯片的应用方法，具有这样的特征：包括以下步骤：
[0015]步骤一
、
微流控芯片的预处理：取三个微流控芯片，分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于间充质干细胞迁移筛选的肿瘤微流控芯片，其特征在于：包括表面加工出微结构通道的芯片主体和紧密贴合在芯片主体上的基板；芯片主体上的微结构通道包括一条中央细胞培养通道和若干个对称排列在中央细胞培养通道两侧的相互独立的细胞迁移单元；所述细胞迁移单元包括一条内侧的基质胶灌注通道和一条外侧的迁移细胞培养通道；中央细胞培养通道和各基质胶灌注通道
、
迁移细胞培养通道的两端均具有进样口和出样口；所述中央细胞培养通道用于肿瘤细胞的培养；基质胶灌注通道用于基质胶的填充；若干迁移细胞培养通道用于不同组织来源间充质干细胞的培养；所述中央细胞培养通道与各细胞迁移单元的基质胶灌注通道之间
、
以及同一细胞迁移单元的基质胶灌注通道与迁移细胞培养通道之间均设有截流结构，截流结构由若干间隔设置的柱状结构构成，中央细胞培养通道与各细胞迁移单元的基质胶灌注通道
、
以及同一细胞迁移单元的基质胶灌注通道与迁移细胞培养通道通过截流结构进行细胞之间的信号传输和相互作用以及细胞迁移
。2.
根据权利要求1所述的用于间充质干细胞迁移筛选的肿瘤微流控芯片，其特征在于：其中，所述细胞迁移单元中，基质胶灌注通道和迁移细胞培养通道的两端均向外侧方向弯折
。3.
根据权利要求1所述的用于间充质干细胞迁移筛选的肿瘤微流控芯片，其特征在于：其中，所述芯片主体的材料为聚二甲基硅氧烷
、
聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯；所述基板的材料为玻璃或硅片
。4.
根据权利要求1所述的用于间充质干细胞迁移筛选的肿瘤微流控芯片，其特征在于：其中，所述芯片主体与基板通过等离子体键合工艺实现两者之间的紧密贴合
。5.
根据权利要求1所述的用于间充质干细胞迁移筛选的肿瘤微流控芯片，其特征在于：其中，所述中央细胞培养通道和迁移细胞培养通道培养肿瘤细胞和间充质干细胞前涂覆有培养基质，培养基质为明胶
、
壳聚糖
、
丝素蛋白
、
鼠尾胶原蛋白
、
纤维蛋白胶
、
基质胶中的一种或几种
。6.
根据权利要求1所述的用于间充质干细胞迁移筛选的肿瘤微流控芯片，其特征在于：其中，所述芯片主体的中央细胞培养通道和各基质胶灌注通道
、
迁移细胞培养通道均位于同一平面，且宽度和高度均相同，分别为
1000
μ
m
和
100
μ
m
；基质胶灌注通道的长度为
1.0cm
，迁移细胞培养通的长度为
0.8cm
；所述截流结构由5个六棱柱结构等间距排列而成，各六棱柱结构的边长为
100
μ
m
，六棱柱结构之间的间距为
50
μ
m。7.
如权利要求1‑6任意一项所述的用于间充质干细胞迁移筛选的肿瘤微流控芯片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一
、
用计算机辅助软件设计和绘制所述芯片主体的微结构通道图形；步骤二
、
通过微加工技术制备具有微结构通道的芯片主体，通过手动打孔器制备中央细胞培养通道和各基质胶灌注通道
、
迁移细胞培养通道的进样口及出样口；步骤三
、
将芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱雪琼，宋益作，商珞然，寿鑫，
申请(专利权)人：温州医科大学附属第二医院温州医科大学附属育英儿童医院，
类型：发明
国别省市：