【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微流体芯片领域，尤其涉及一种可联合生物3d打印的细胞培养芯片及其检测支架制备方法。
技术介绍
1、在很长一段时间以来，癌症都是对人类健康威胁最大的疾病之一，并且随着人类生活水平的提高，相较于其他疾病，这种疾病对人类的威胁不降反升。由于癌症复杂的发病机制带来的独特的异质性，以及目前体外肿瘤疾病模型的欠缺，抗癌药物的缺口非常巨大，面向患者的药物使用也非常困难。目前最常用的肿瘤疾病模型主要为二维细胞培养以及pdx模型。二维细胞培养与人体组织中的三维环境差距过大，难以模拟肿瘤组织的异质性特性；而pdx模型则有着高昂的时间与金钱成本，同时存在着种属差异的问题，这就使得对新型肿瘤疾病模型的需求越来越高。体外三维培养肿瘤模型是目前较为理想的肿瘤疾病模型，尤其是以水凝胶为基础的体外三维培养肿瘤模型，其可以模拟出较为真实的体内肿瘤生长环境与肿瘤组织空间结构，包括细胞-细胞外基质相互作用以及细胞-细胞相互作用。
2、以水凝胶为基础的体外三维培养已经得到了较多的应用，然而，由于其需要通过手工操作且流程繁琐，这就导致连续大批量的处理变得非常困难；同时，主观操作会对培养以及后续分析产生较大影响，进而使结果可靠性下降。3d生物3d打印技术与微流体芯片技术是近年来逐渐兴起的两种技术，他们都有着很高的灵活度，可以根据实际需要进行设计。3d生物3d打印具有极高的空间分布控制能力与可重复性，微流体芯片具有模拟复杂流体环境与液体高效重分配的能力，这些特性在以水凝胶为基础的体外三维培养领域有着很重要的意义，可以提高模型的真实性、可靠性以及大批
3、因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种可联合生物3d打印的细胞培养芯片及其检测支架，及其制备方法，该制备方法的工艺流程简单、制备成本低、步骤清晰可靠，可进行批量重复制备。本专利技术的细胞培养芯片是可以进行生物3d打印的2d或3d细胞培养芯片，可以高通量地构建模拟肿瘤微环境的体外疾病动态模型，并配合检测支架使用常规检测设备酶标仪进行检测，进而用于新型药物评价、个性化药物筛选等实际场景，或用于肿瘤细胞与成纤维细胞、免疫细胞等相互作用的机制研究。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种可联合生物3d打印的细胞培养芯片，细胞培养芯片为三层结构，下层为硬质基材层、中层为聚二甲基硅氧烷(pdms)层，上层为用于封闭打印孔道的硅胶膜；
4、其中，所述聚二甲基硅氧烷层包括液体灌注入口和液体灌注出口，与所述液体灌注入口和液体灌注出口连接的流体通道以及由所述流体通道围绕的多个细胞培养腔体；
5、每一个细胞培养腔体正上方为贯通聚二甲基硅氧烷层的打印孔道；
6、在液体灌注入口与细胞培养腔体之间为阶梯状均匀分布的3-18个结构与大小相同的圆盘形流体通道。
7、作为优先的，所述细胞培养腔体为矩阵状均匀分布的15-30个细胞培养腔体，尺寸为3.2-4.5mm；
8、所述流体通道为交叉相连的网络状流体通道，流体通道截面为长方形，深度为0.4-1.5mm，宽度为0.1-1mm；
9、所述圆盘形流体通道的宽度为0.1-0.6mm，流道间隔0.2-1mm；
10、所述打印孔道的尺寸为1.6-2.5mm；
11、所述聚二甲基硅氧烷(pdms)层的厚度为3-6mm；
12、所述细胞培养芯片上设有用于确定固定方向的方向标识；
13、所述细胞培养芯片固定后细胞培养腔体的二维空间位置与384孔细胞培养板的孔位保持一致。
14、作为优先的，对所述细胞培养芯片的内部表面进行处理，处理方法为：向细胞培养芯片中灌注1-5％(w/v)亲水性溶液，孵育6-12h后吸出并使用去离子水清洗，自然风干；所述亲水性溶液为聚乙二醇、聚乙烯醇、多巴胺、吐温-20或tritonx-100。
15、所述细胞培养腔体的截面为圆形，其圆心处在相连流体通道的中轴线上；
16、所述打印孔道的截面为圆形，其圆心与下方对应细胞培养腔体的圆心处在同一竖直线上。
17、作为优先的，所述细胞培养芯片经过内部表面处理后，使用生物3d打印机，通过打印孔道在细胞培养腔体中挤出2-15μl混合有细胞的生物墨水成为凝胶液滴，得到细胞3d培养芯片；或挤出细胞悬液，得到细胞2d培养芯片；将硅胶膜贴附在打印孔道上方封闭打印孔道和细胞培养腔体。
18、所述生物墨水为挤出性能良好、凝胶化转变可控、生物安全性高的生物材料，如胶原蛋白、纤维蛋白原、壳聚糖、海藻酸盐、明胶、透明质酸、结冷胶或脱细胞细胞外基质。
19、上述可联合生物3d打印的细胞培养芯片的制备方法，包括如下步骤：
20、(1)以铜板或有机玻璃为硬质基材层基材，使用精密数控机械加工制备芯片阳模；
21、(2)将阳模进行超声清洗并干燥，在其表面浇铸聚二甲基硅氧烷预聚物进行固化成型得到pdms中层；
22、(3)固化成型后的pdms中层与硬质基材层基材分别进行表面等离子处理；
23、(4)将等离子处理后的pdms中层与硬质基材层基材进行键合封装，贴上硅胶膜得到细胞培养芯片。
24、一种专用于上述可联合生物3d打印的细胞培养芯片的检测支架，检测支架为长方体结构，其尺寸与标准多孔细胞培养板的尺寸一致，检测支架划分为四个用于固定细胞培养芯片的芯片固定区域，四个芯片固定区域均为互相垂直的用于支撑细胞培养芯片的梁结构。
25、作为优先的，检测支架上设有用于确定固定方向的方向标识，细胞培养芯片与检测支架的厚度之和不大于标准多孔细胞培养板的厚度；检测支架的厚度1.5-5mm，四周区域厚度2-7mm；梁结构的宽度0.5-3mm，梁结构不会在垂直方向遮挡细胞培养腔体。
26、上述检测支架的制备方法，包括如下步骤：
27、(1)使用热塑性材料或光敏树脂进行熔融挤出成型(fdm)或立体光固化成型(sla)3d打印，得到检测支架；
28、(2)对得到的检测支架进行打磨与清洗，保证支架平整。
29、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
30、(1)本专利技术的制备方法具有易于操作、可靠性与可重复性高、成本低的优点；
31、(2)本专利技术制备的细胞培养芯片可以与生物3d打印技术相结合，具有模型构建高效、可重复性高、控制精度高的优点，可以避免人工操作带来的干扰；
32、(3)本专利技术制备的细胞培养芯片可以简单准确地构建浓度梯度稀释药物溶液，包括小分子药物与纳米药物，低成本并可靠地避免人工稀释可能带来的误差；
33、(4)本专利技术制备的细胞培养芯片具有规整排列的多个细胞培养腔体，可以实现常规药本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可联合生物3D打印的细胞培养芯片，其特征在于细胞培养芯片为三层结构，下层为硬质基材层、中层为聚二甲基硅氧烷层，上层为用于封闭打印孔道的硅胶膜；
2.如权利要求1所述的可联合生物3D打印的细胞培养芯片，其特征在于，所述细胞培养腔体为矩阵状均匀分布的15-30个细胞培养腔体，尺寸为3.2-4.5mm；
3.如权利要求1所述的可联合生物3D打印的细胞培养芯片，其特征在于，对所述细胞培养芯片的内部表面进行处理，处理方法为：向微流体芯片中灌注1-5%亲水性溶液，孵育6-12h后吸出并使用去离子水清洗，自然风干；所述亲水性溶液为聚乙二醇、聚乙烯醇、多巴胺、吐温-20或TritonX-100。
4.如权利要求1所述的可联合生物3D打印的细胞培养芯片，其特征在于，所述细胞培养腔体的截面为圆形，其圆心处在相连流体通道的中轴线上；
5.如权利要求3所述的可联合生物3D打印的细胞培养芯片，其特征在于，所述细胞培养芯片经过内部表面处理后，使用生物3D打印机，通过打印孔道在细胞培养腔体中挤出2-15μL混合有细胞的生物墨水成为凝胶液滴，得到细胞3D培
6.如权利要求5所述的可联合生物3D打印的细胞培养芯片，其特征在于，所述生物墨水为胶原蛋白、纤维蛋白原、壳聚糖、海藻酸盐、明胶、透明质酸、结冷胶或脱细胞细胞外基质。
7.权利要求1所述可联合生物3D打印的细胞培养芯片的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
8.一种专用于权利要求1所述可联合生物3D打印的细胞培养芯片的检测支架，其特征在于，检测支架为长方体结构，其尺寸与标准多孔细胞培养板的尺寸一致，检测支架划分为四个用于固定细胞培养芯片的芯片固定区域，四个芯片固定区域均为互相垂直的用于支撑细胞培养芯片的梁结构。
9.如权利要求8所述的检测支架，其特征在于，检测支架上设有用于确定固定方向的方向标识，细胞培养芯片与检测支架的厚度之和不大于标准多孔细胞培养板的厚度；检测支架的厚度1.5-5mm，四周区域厚度2-7mm；梁结构的宽度0.5-3mm，梁结构不会在垂直方向遮挡细胞培养腔体。
10.权利要求8所述检测支架的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种可联合生物3d打印的细胞培养芯片，其特征在于细胞培养芯片为三层结构，下层为硬质基材层、中层为聚二甲基硅氧烷层，上层为用于封闭打印孔道的硅胶膜；
2.如权利要求1所述的可联合生物3d打印的细胞培养芯片，其特征在于，所述细胞培养腔体为矩阵状均匀分布的15-30个细胞培养腔体，尺寸为3.2-4.5mm；
3.如权利要求1所述的可联合生物3d打印的细胞培养芯片，其特征在于，对所述细胞培养芯片的内部表面进行处理，处理方法为：向微流体芯片中灌注1-5%亲水性溶液，孵育6-12h后吸出并使用去离子水清洗，自然风干；所述亲水性溶液为聚乙二醇、聚乙烯醇、多巴胺、吐温-20或tritonx-100。
4.如权利要求1所述的可联合生物3d打印的细胞培养芯片，其特征在于，所述细胞培养腔体的截面为圆形，其圆心处在相连流体通道的中轴线上；
5.如权利要求3所述的可联合生物3d打印的细胞培养芯片，其特征在于，所述细胞培养芯片经过内部表面处理后，使用生物3d打印机，通过打印孔道在细胞培养腔体中挤出2-15μl混合有细胞的生物墨水成为凝胶液滴，得到细胞3d培养芯片；或...
【专利技术属性】
技术研发人员：李威霖，石能灿，
申请(专利权)人：广州逸芯生命科学有限公司，
类型：发明
国别省市：
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