[发明专利]用于微阵列3D生物打印的芯片平台

说明书

本文公开了一种微柱和微孔芯片以及使用微柱芯片和微孔芯片研究细胞环境的方法。所述微柱芯片可以包括至少一个具有柱‑微孔的微柱。所述微孔芯片可以包括至少一个具有上微孔和下微孔的微孔。本发明还公开了一种可与微柱芯片集成的灌注通道芯片。所述灌注通道芯片可以包括通道、柱‑插入孔、膜盒和储液孔。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年11月17日提交的临时专利申请62/423，586的优先权，并通过引用将其公开的内容全部并入本文中。

背景技术

开发治疗药物时，必须确定药物的安全性和有效性。在药物开发的相对早期阶段，药物的安全性和有效性通常在活体之外(“体外”)进行测试。然而目前可用的体外分析-使用2D细胞单层或3D细胞球体-并不能充分模拟药物在活体之内(“体内”)的作用。因此，需要一种能够高度模拟体内相应组织并系统模拟疾病的体外细胞/组织模型。

在这方面，3D生物打印是一种很有前景的技术。一般来说，3D生物打印是指在水凝胶中逐层地自动滴涂(dispensing)细胞，从而创建出相对大规模的组织构建体，能够更准确地模拟体内环境。但是，由于组织构建体通常是大规模的，因此3D生物打印对于高通量检测并不理想，因此作为当前可用的体外分析的替代方法受到限制。然而，最近，一种微阵列3D生物打印的方法被开发出来，该方法允许高通量检测。

微阵列3D生物打印是指使用微阵列点样器将非常少量的细胞与其他生物样品，比如水凝胶、生长因子、细胞外基质、生物分子、药物、DNA、RNA、病毒、细菌、生长介质或其组合，一起滴涂到微孔/微阵列芯片平台上，然后培养细胞创建微型生物构建体。这项技术能够潜在地彻底改变组织工程和疾病建模，用于筛选治疗药物和研究毒理学。

由于微孔/微柱芯片平台(也称为“微阵列生物芯片”)包含多达5000个微孔/微柱，因此该方法对高通量检测是理想的。然而，由于微柱芯片上有限的可用空间或微孔芯片中各个实验条件的有限控制，目前可用的微孔/微柱芯片对于微阵列3D生物打印并不理想。

例如，目前可购得的微柱芯片使用具有平顶的柱，这不利于逐层滴涂细胞。因此，难以在微柱芯片上进行3D生物打印。此外，目前可购得的微孔芯片使用在打印细胞层时在水凝胶中截留气泡的孔。此外，很难在微孔芯片中分别控制每个生物打印的组织构建体，因为微孔芯片中的所有组织结构都应浸入具有通用生长介质的培养皿中。因此，需要在芯片上设计一种新的微孔和微柱结构，其能够促进在柱和孔上分层细胞打印，确保用于高含量成像和免疫荧光分析的牢固(robust)细胞斑附着，并避免在牢固的3D细胞/组织培养中气泡截留。新的芯片设计可与传统的微量滴定板兼容，包括96-、384-和1536-孔板。

发明内容

本发明涉及微柱芯片和微孔芯片，所述芯片促进在柱上和孔上分层细胞打印，确保用于高含量成像和免疫荧光分析的牢固细胞斑附着，并避免气泡截留。本发明还涉及使用微柱和微孔芯片来创建微型多细胞生物构建体的方法。

所述微柱芯片包括具有至少一个微柱的芯片基座。微柱不是具有平顶，而是在其顶端具有柱-微孔。所述柱-微孔包括柱-微孔底座和从所述底座向上延伸的侧壁。

所述微孔芯片包含至少一个微孔，与传统微孔不同，该微孔具有上微孔和下微孔。

所述创建微型多细胞生物构建体的方法包括将细胞沉积到柱-微孔中，将柱-微孔暴露于生长介质中，并培养细胞。

参考以下描述和所附的权利要求，将更好地理解本发明总体构思的这些和其它特征、方面和优点。

附图说明

图1A显示了微柱芯片的实施方案。

图1B显示了微孔芯片的实施方案。

图2A显示了微柱的实施方案的截面图。

图2B显示了微柱的实施方案的透视图。