[发明专利]一种微流控芯片及其研究非接触式细胞共培养的方法

说明书

技术领域

本发明涉及将微流控芯片技术应用于生物医学研究领域，具体提供了一种微流控芯片及其研究非接触式细胞共培养的方法。

背景技术

细胞相互作用是当今医学和生物学界研究的研究热点。细胞并不是一个孤立的生命单位，细胞与细胞之间也不是简单的机械连接，而是存在各种形式的相互交流从而构成一个完整的个体并协调完成各种生命活动。探索细胞间相互作用及相应的信号通路，对疾病治疗等有着重要作用。

目前，细胞共培养是最为常用的研究细胞相互作用的方法。传统上研究细胞共培养方法一般分为三类：混合共培养、微载体共培养和Transwell共培养。混合式共培养，无法将两种或多种细胞区分开；微载体共培养，细胞相互作用时间受限，一般小于4小时；而对于采用Transwell这种套皿式的共培养方法，无法实时监测细胞响应，只能获得最终结果，有可能缺失大量的生物学信息。以上三种方法均存在试剂消耗量大，细胞用量多，无法实现流体控制等诸多缺点。

微流控芯片实验室又称芯片实验室(Lab-on-a-Chip)或微流控芯片(Microfluidic)，指的是把化学和生物等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测、细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成或基本集成到一块几平方厘米(甚至更小)的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以取代常规化学或生物实验室的各种功能的一种技术。微流控芯片技术正逐步向生物医学领域渗透，并显示了广阔的应用前景。其特有的微尺寸特征与细胞大小相匹配，加之芯片灵活的设计和规模集成特征，非常适合进行细胞功能研究。

发明内容

本发明的目的是提供了一种微流控芯片及其研究非接触式细胞共培养的方法。利用该微流控芯片可为非接触式细胞共培养提供良好的微环境，并在细胞迁移区域形成稳定的浓度梯度，能够实时观测细胞迁移过程，并进行转分化研究。

本发明提供了一种微流控芯片，该微流控芯片由进样口(1)、细胞培养室(2)、细胞迁移区域(3)及废液池(4)组成；细胞培养室的上端与进样口相连，下端连接废液池；三个平行的细胞培养室通过细胞迁移区域相连，细胞培养室高度高于细胞迁移区域。

本发明提供的微流控芯片，所述微流控芯片由上下两层可逆封接而成，上层材料为PDMS聚合物，下层材料为玻璃。

本发明还提供了基于所述微流控芯片研究非接触式细胞共培养的方法，方法过程如下：

(1)浓度梯度表征：将异硫氰酸荧光素(FITC)标记的荧光染料包埋在BME中，通过进样口将其加入细胞培养室C，其余细胞培养室只加入等量α-MEM培养液；

(2)细胞加样：通过右侧进样口将第一种细胞加入细胞培养室C，放置于CO₂培养箱内；待细胞贴壁6-24h后，通过中间进样口将第二种细胞加入细胞培养室B；作为空白对照左侧培养室A不加入细胞，细胞培养液每天更换一次；

(3)活性考察：用Hoechst33342和碘化丙啶表征培养两天后细胞的生长状态及活性。

本发明提供的非接触式细胞共培养的方法，所述BME为基底膜样物质，低温时为液态，室温时凝固成胶态；所述细胞迁移区域的浓度梯度用异硫氰酸荧光素标记的葡聚糖分子(FITC-dextran)(分子量为10000D)表征。

本发明提供的非接触式细胞共培养的方法，在加入细胞时，细胞不会串流到迁移区域；待细胞贴壁后才进入迁移区域。

本发明提供的非接触式细胞共培养的方法，在芯片上可以同时进行两种细胞共培养的迁移和转分化检测；该微流控芯片具有三个细胞培养室，可以分别加入不同种类的细胞，进行三种细胞共培养的迁移和转分化检测。

总之，本发明可在一块几平方厘米的芯片上，为非接触式细胞共培养研究提供良好的微环境，在细胞迁移区域生成稳定的浓度梯度，在一种细胞分泌的细胞因子的作用下，可诱导另一种细胞发生定向移动及转分化。本发明具有操作简单、制作简单和样品用量少等特点。具有重要的生物医学研究价值和经济价值。

附图说明

图1本发明微流控芯片示意图，其中(a)芯片上层；(b)芯片下层，(c)芯片整体结构图；(1)进样口、(2)细胞培养室、(3)细胞迁移区域、(4)废液池；

图2显示细胞培养迁移区域内的荧光信号；

图3细胞迁移区域生成的稳定荧光浓度梯度；

图4成纤维细胞HFL-I，胃黏膜上皮细胞GES-1，肝癌细胞HepG-2在微流控芯片上生长状态及活性检测；