[发明专利]一种三维动态培养的类结直肠组织肿瘤芯片及其应用

说明书

本发明提供一种三维动态培养的类结直肠组织肿瘤芯片，包括培养液灌注腔室和类结直肠肿瘤组织培养腔室，所述培养液灌注腔室设置在类结直肠肿瘤组织腔室上游，所述培养液灌注腔室的上游设有至少一个进液口，所述类结直肠肿瘤组织腔室的下游设有至少一个排液口。本发明设计了一种结直肠癌肿瘤芯片，可模拟在体内的供血环境中的连续自然流动的药物及小分子制剂递送条件，便于模拟仿生的肿瘤微环境进行实验，实时地观察和药物筛选。

技术领域

本发明涉及微流控芯片技术领域，特别涉及一种类结直肠肿瘤组织培养和抑杀技术。

背景技术

据世界卫生组织国际癌症研究机构(International Agency for Research onCancer，IARC)统计，到2022年预计癌症新发病例达2,110万，死亡病例达1160 万。由此可见，恶性肿瘤一直是导致全球居民死亡的主要原因。而且，随着对肿瘤研究的不断深入，学者们发现在肿瘤的诊断和治疗过程中存在很大的局限性。例如，肿瘤的发病机制异常的复杂，高危因素难控制等原因导致肿瘤预防难；有效筛查技术少、早期诊断技术水平低等因素导致肿瘤发现时普遍偏晚；肿瘤异质性导致的肿瘤治疗效果差、复发转移率高、精准性差等导致肿瘤治疗难度大。尤其是，目前肿瘤药物的研发周期长，导致药物上市非常慢。并且，动物实验不能完全真实的模拟人体器官真实反映状态，加之缺乏有效的新的治疗途径，造成肿瘤的治疗困难重重。

“器官芯片”技术，将组织工程，微流控技术和仿生原理集成为一体，是在微流体装置中通过连续灌注的方式3D培养活细胞，目的是模拟体内脏器或组织的生理功能，但是研究目标不是建立一个完整的体外活体器官，而是综合最小的功能单位，在体外重塑组织或器官的功能。“器官芯片”系统可以给细胞生长提供体内的物理环境，包括生理水平相关的流体剪切力，循环应变和机械压缩等，能准确地模拟细胞微环境，它们更加真实的代表了细胞和器官，并且在考虑剪切应力的同时保持了生理液体，能够控制流体流动，从而增强许多细胞类型的分化，功能和长期存活。相较于常规细胞培养技术而言，器官芯片技术能更真实的反映人体情况，在新药筛选方面也比动物实验更特异、更有效，因此有希望部分替代试验周期较长的动物实验。器官芯片技术，在新药研发、干细胞研究、组织器官发育和毒理学预测等领域具有重要的应用前景，尤其在肿瘤药物筛查、药物递送等研究领域具有良好临床转化价值。

基于上述这些原因，当前亟待解决的关键问题是建立一种体外微环境，模拟实体瘤状态，并进行肿瘤细胞的杀伤研究，以期更好地推动临床肿瘤免疫治疗的发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对背景技术中存在的问题，提供一种三维动态培养的类结直肠组织肿瘤芯片构建及其应用。一方面，本发明可以提供一种类结直肠肿瘤类器官的培养和药物实验的微流控系统及使用方法，以解决现有的微流控芯片应用在细胞培养中，不能模拟在体内的供血环境中的连续自然流动的药物递送条件，缺乏对培养器官所处的液体环境进行实时地、持续地调节从而观测器官相关响应的能力的问题；另一方面，该研究可有效降低动物实验带来的周期长、稳定性差的问题出现的可能性。

为实现本发明的上述目的，本发明首先提供一种三维动态培养的类结直肠组织肿瘤芯片，包括培养液灌注腔室和类结直肠肿瘤组织培养腔室，所述培养液灌注腔室设置在类结直肠肿瘤组织腔室上游，所述培养液灌注腔室的上游设有至少一个进液口，所述类结直肠肿瘤组织腔室的下游设有至少一个排液口。

进一步地，所述芯片包括顶板、底板和中间板，所述中间板固定在所述底板上，所述顶板可滑动地连接在所述中间板和底板的组合体上。

进一步地，所述顶板上设有与所述类结直肠肿瘤组织腔室一一对应的开孔。

进一步地，所述培养液灌注腔室呈类结直肠状布置；所述培养液灌注腔室包括至少两组，每组灌注腔室包括至少一道类结直肠状的灌注通道，所述培养液灌注腔室从上游至下游灌注通道逐渐增多。