[发明专利]一种基于器官芯片的胰岛病理模型建立方法

说明书

本发明提供了一种基于器官芯片的胰岛病理模型建立方法，该方法主要包括以下步骤：芯片的制备及修饰、胰岛β‑TC6细胞成球、链脲霉素诱导3D细胞球损伤、功能检测等等。本发明实现可控均一胰岛β‑TC6细胞球的制备，并利用链脲霉素诱导在3D细胞水平上诱导胰岛β‑TC6细胞球，构建胰岛损伤模型，为1型糖尿病模型的构建提供一个新方法。该发明在微组织模型构建、胰岛细胞移植、组织损伤与修复等生物医学方面具有极大的应用价值。

技术领域

本发明涉及将器官芯片技术应用到胰岛病理模型构建的技术领域，具体涉 及一种基于器官芯片的胰岛病理模型建立方法。

技术背景

糖尿病主要分为2种，其一是Ⅱ型糖尿病，主要是周围靶器官对胰岛素的 抵抗作用所致，对其治疗的手段主要是静脉注射胰岛素降血糖、药物治疗等。 其二是Ⅰ型糖尿病，发病率为0.93/10万人/年，主要是胰岛β细胞损伤所致，又 称胰岛素依赖型糖尿病，对其治疗的手段主要是药物治疗、胰岛移植等。

Ⅰ型糖尿病模型的研究发展至今，主要的研究手段仍旧依赖于动物模型或 2D模型，集中观察单一或者多种因素刺激下动物胰岛细胞组织或2D胰岛细胞 的形态变化、胰岛素累积变化、糖刺激胰岛素分泌功能变化、糖代谢水平等等。 而在众多的动物模型和2D细胞模型研究中，缺少在3D细胞球水平下构建胰岛 损伤模型，而这一模型的构建既符合体内胰岛细胞生活的3D微环境也能减少对 动物的伤害，在细胞水平上观察胰岛损伤功能的变化，作为Ⅰ型糖尿病模型构 建的基础研究，值得关注。

目前对胰岛病理模型的构建主要采用化学药物胰岛损伤(如链脲霉素STZ、 四氧嘧啶等)，通过自由基抑制机体抗氧化系统，破坏胰岛β细胞。其中化学损 伤性糖尿病模型中多以STZ诱导的糖尿病动物模型构建为主，对STZ在细胞水 平上研究其对细胞的损伤及其功能的变化还相对较少，而3D细胞球的构建也在 一定程度上模拟了体内微环境，在3D条件下STZ对胰岛细胞球的病理模型也 还欠缺，所以利用STZ诱导3D胰岛细胞球病理模型的构建极有意义。

器官芯片技术作为一门迅速发展起来的科学技术，已经在生物医学领域展 现了其独特的优势，更因其同细胞尺寸匹配、环境同生理环境相近、在时间和 空间维度上能够提供更为精确的操控，易于通过灵活设计实现多种细胞功能研 究等特点而成为新一代生物仿生和细胞研究的重要平台。目前，利用器官芯片 技术进行3D组织工程的模拟，尤其是链脲霉素诱导的3D胰岛β细胞球病理模 型的建立方法研究还处于空白阶段。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于器官芯片的胰岛病理模型建立方法，并应用 于β-TC6细胞球胰岛素分泌功能研究及降糖效果研究，该方法具有细胞球大小 均一、简单易操作，同时能在3D细胞水平研究STZ对胰岛β细胞球损伤情况 及其功能表征。

本发明一种基于器官芯片的胰岛病理模型建立方法，采用器官芯片，具体 包括下列步骤：

(1)芯片的制备及修饰：

制备出具有“梯形”样的凹陷阵列结构的器官芯片：所述梯形样结构为梯形棱 台结构；将具有“梯形”样的凹陷阵列结构的芯片在超净台紫外照射15min灭菌， 用0-2％PF127修饰凹陷阵列结构的芯片1-12h，DMEM培养基清洗次浸泡过夜 备用；

芯片中所述梯形棱台结构，其上表面为边长200-800微米的正方形，下表面 为边长为100-500微米的正方形，深度为200-600微米。

所述芯片制备方法如下：

在玻璃片上甩US8光刻胶(3035)，前烘60℃-95℃，冷却后掩膜曝光，玻 璃片四条边分别与水平台平行且呈25°-40°紫外曝光，接着玻璃片四个角分别朝 向水平台且玻璃片2个对角线分别与水平台平行且呈40°-55°紫外曝光，以此曝 光4次，之后将玻璃片水平放置曝光,后烘60℃-95℃，5-20min，显影后坚膜， 即形成SU8模板。