[发明专利]一种用于三维细胞球体生成的多孔水凝胶阵列及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于三维细胞球体生成的多孔水凝胶阵列及其制备方法，该方法通过光固化模式复制PDMS模板，生成多孔水凝胶阵列；基于水凝胶的抗黏附能力，将固定密度的细胞悬液加入到多孔水凝胶阵列中，在一定天数后生成尺寸均一的三维细胞球体。本发明制备的多孔水凝胶阵列具有生物相容性良好，促进细胞聚集生长等优势，并且由于多孔阵列的微孔大小一致，可以高通量的生成大小均一的球状体，制备方法简单易行、所需试剂要求低、适用范围广。

技术领域

本发明涉及三维细胞球体生成方法，尤其涉及一种用于三维细胞球体生成的多孔水凝胶阵列及其制备方法。

背景技术

细胞球状体被认为是一种很有前途的体外三维(3D)模型。为了实现球体的形成，几种主要的技术得到了广泛的应用，如液体叠加法、微流体装置法、微柱阵列法、蜂窝微波阵列法和悬滴法等，然而，由于在这些技术中需要特殊的材料或复杂的结构，因此球状体形成的方法仍需改善。

水凝胶已成为支持三维球状体形成的一个有前途的平台。通过物理或生化刺激，它们可以被适当地设计成各种结构和形状。由于其可调谐的物理、生物相容性和生物降解特性，基于水凝胶的多孔阵列技术被广泛应用于体外三维细胞功能分析，并可高通量生成球状体。然而，许多用于生成多孔阵列的水凝胶存在细胞粘附问题，这在很大程度上限制了该技术的适用性。因此，聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)水凝胶成为我们的首选材料，因为它们能够抵抗细胞粘附，并为微加工提供自由度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种用于三维细胞球体生成的多孔水凝胶阵列及其制备方法。本发明基于PEGDA水凝胶设计发明了一种用于均匀大小的三维细胞球体形成和培养的水凝胶多孔阵列的制备方法，该多孔水凝胶阵列利用其细胞不黏附性可高通量地生成尺寸均一的三维细胞球体。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种用于三维细胞球体生成的多孔水凝胶阵列的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备多孔水凝胶阵列：将水凝胶原溶液填充入带有微柱的模板里，固化；待水凝胶原溶液固化后从模板上剥离，得到多孔水凝胶阵列；

(2)制备尺寸均一的三维细胞球体：将步骤(1)制备的多孔水凝胶阵列经紫外消毒过后放入细胞培养板中，加入一定数量的细胞悬液及培养基，通过重力作用，细胞落进多孔内并在一定时间内聚集形成尺寸均一的三维细胞球体。

步骤(1)中，所述的水凝胶原溶液采用聚乙二醇二丙烯酸酯，所述多孔水凝胶阵列由PDMS模板复制而成。

进一步的，所述水凝胶原溶液在固化之前需要避光放置，所述PDMS模板内微柱的直径为200μm，微柱的高度为200μm。

进一步的，所述多孔水凝胶阵列的微孔的列数和排数均大于5，微孔直径为200μm，深度为200μm。

步骤(1)中，所述水凝胶原溶液通过抽真空的方式充分填充入PDMS模板内。

步骤(1)中，所述水凝胶原溶液的固化方法为向水凝胶原溶液中加入体积百分比为1％的α-羟基异丁酰苯，在紫外光照射下聚合。

步骤(2)中，所述细胞悬液的数量通过细胞计数板计数。

进一步的，所述细胞计数板为改良式牛鲍氏计数板。

本发明还保护通过上述制备方法制得的用于三维细胞球体生成的多孔水凝胶阵列。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)本发明提供的用于三维细胞球体生成的多孔水凝胶阵列制备方法，通过模板复制和紫外固化，制备得到直径和深度都为200μm的多孔水凝胶阵列；通过向多孔水凝胶阵列里加入一定数量的细胞悬液，数天后得到三维细胞球体，制备方法简单、可靠；