[实用新型]基于PDMS的三维细胞共培养模型

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种细胞培养模型，特别是一种基于PDMS的三维细胞共培养模型。

背景技术

体外细胞共培养（co-culture）是将两种细胞（可以来自同一种组织，也可以来自不同的组织）混合共同培养，从而使其中一种细胞的形态和功能稳定表达，并维持较长时间。细胞共培养技术能模拟体内生成的微环境，便于更好的观察细胞与细胞、细胞与培养环境之间的相互作用以及探讨药物的作用机制和可能作用的靶点，填补了单层细胞培养和整体动物实验的鸿沟。

该技术能够主要涉及以下几方面的实验和应用：1. 细胞与细胞之间的接触作用，引起胞质膜的直接接触并产生细胞外基质 ECM，其含有间质胶原、纤连蛋白、蛋白多糖及层粘连蛋白等成分，从而模拟了与体内相似的微环境，维持细胞的立体构形及促进细胞的功能。2. 细胞与细胞之间的相互作用，观察细胞共培养后其功能、性状和生长行为的变化，如某一细胞的分泌物对另外一种细胞基因表达的影响，细胞与细胞之间的“对话”等。3. 研究药物对细胞形态、功能的影响及相关机制，为新药研发提供重要技术支持。

目前常见的细胞共培养方法可以大致分为直接接触式共培养和非直接接触式共培养。直接接触式共培养是指在适宜条件下，将两种及两种以上细胞按照一定比例接种于同一培养皿中共同培养，使两种细胞直接接触，并通过旁分泌、自分泌作用产生细胞因子等进行相互作用。其缺点是两种细胞分离较困难，不便于观察和后续检测。非直接接触式共培养是指将两种及两种以上细胞分别接种于不同的载体上，然后将这些载体置于同一个培养环境之中，不同种细胞间不存在直接接触。由于两种细胞容易分离，便于观察和不影响后续的检测，主要包括以下几种技术方法：1. 用一种细胞的培养上清液（含有不同生长因子）与另外一种细胞共培养。其操作简单，但无法动态观察细胞运动的变化。2. 将接种一种细胞的玻片放入培养另一种细胞的培养皿中进行共培养。此方法操作简单，但是不能动态观测细胞间的相互作用和细胞运动。3. 将两种细胞先后接种于同一培养皿中垂直共培养，中间以基质胶或聚碳酸酯膜分隔的夹心式共培养法。4. Transwell共培养法：应用一类有通透性的杯状装置，杯子底部覆有具通透性的膜聚碳酸酯膜（孔径大小有0.1-12.0um）将 Transwell 小室放入培养板中，细胞A种在上室内，下层培养板中接种细胞B 并且其培养液中的成分可以影响到上室内的细胞，从而可以研究细胞B分泌或代谢产生的物质对细胞A的影响。以上两种方法的优点是可以模拟体内环境中细胞的生长结构层次关系，但是其垂直结构对于细胞运动的检测无法排除重力干扰也不利于进行动态观测。5. 基于微流控芯片的细胞共培养：根据实验的不同需要设计特殊结构的微流控芯片，使两种细胞可以在同一芯片的不同培养池中进行共培养。其优点是操作简单，规模化，节省样品用量等，也可以排除重力干扰因素，但不利于收集细胞进行分子生物学检测。

相对于传统的二维化单层细胞培养而言，三维细胞培养技术 (three dimensional cell culture, TDCC) 是指将具有三维结构不同材料的载体与各种不同种类的细胞在体外共同培养，使细胞能够在载体的三维立体空间结构中迁移、生长，构成三维的细胞载体复合物。三维细胞培养是将细胞培植在一定的细胞外基质中，细胞外基质 (extra cellular matrix, ECM) 蛋白充当生长支架，使得细胞能够分化产生一定的三维组织特异性结构，以此创建的细胞生长环境可以最大程度地模拟体内环境。目前细胞三维培养应用的生物材料主要包括：人工软骨、PET聚乙烯酯、纤维蛋白支架、胶原支架、旋转生物反应器、微胶囊和中空纤维等。

虽然目前有很多不同的细胞共培养方法和细胞三维培养方法被广泛应用，但是均受到技术问题所限，存在各自的缺点和不足，无法同时满足细胞在水平方向进行共培养、动态观察细胞的相互作用和细胞三维生长和运动变化、收集足量的细胞进行后续分子生物学检测等几方面的实验需要。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、成本低廉、具有两个分隔细胞培养池、便于三维动态观察细胞间相互作用产生的形态和运动变化、有利于收集细胞进行分子生物学检测的基于PDMS的三维细胞共培养模型，克服现有技术的不足。

本实用新型的基于PDMS的三维细胞共培养模型，包括模型体，在模型体内侧设有左培养池和右培养池，在左培养池和右培养池之间设有隔层，在隔层上设有连通左培养池和右培养池的开口，在左培养池和右培养池内均配有与所述隔层的侧面相贴合的挡块。