[發明專利]基于納米給藥系統篩選的三維實體瘤模型的微流控芯片及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710740198.0
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107362844B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 蔣宇揚;高丹;陳永麗
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;C12M1/34;C12M3/00
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 范盈

本發明公開了一種基于納米給藥系統篩選的三維實體瘤模型的微流控芯片及其應用。該芯片由鍵合在一起的基片和蓋片組成。蓋片的結構為相互連接的三個平行微通道，包括藥物灌注和單層血管形成的微通道(1)，細胞外基質的連接通道(2)，和三維腫瘤多細胞球體形成的有許多“U”型槽結構(3)的微通道(4)；基片有一個利于細胞捕獲的平行通道(5)。本發明可以同時進行納米給藥系統的靶向輸送的實時監測及其藥物毒性的在線評價，大大提高了藥物評價的效率。另外，本發明具有更好的腫瘤仿生能力，為藥物臨床前評價提供較為準確的數據。并且微流控芯片平臺具有試劑用量小，成本低廉，可同時分析多個樣品等優勢，具有較好的藥物篩選應用前景。

技術領域

本發明涉及微流控芯片技術領域，特別是涉及一種用于納米給藥系統篩選的三維實體瘤微環境的微流控芯片。

背景技術

惡性腫瘤是嚴重威脅人類生命健康的重大疾病。根據最近的數據顯示：全球每年有一千萬新增病例，并且超過六百萬人死于惡性腫瘤。2015年，我國癌癥患者人數近430萬人，居全球之首，死亡率占全球的22.3％，且呈持續增長趨勢[1]。納米給藥系統的出現給惡性腫瘤的治療提供了新的福音。納米給藥系統能有效解決本身在體內運輸過程中水溶性差，易降解等問題，可有效提高藥物循環時間、減小毒副作用、延長藥物在體內的半衰期、提高療效，在治療人類癌癥中提供了獨特的優勢[2-5]。然而，僅有少數納米給藥系統應用于臨床，大量該系統僅僅停留在實驗研究階段[6]。其中的主要原因之一是現有的藥物篩選體系的不完善，導致許多納米給藥系統臨床前和臨床的結果差異很大，不能最終投入最終的醫藥產業和抗腫瘤治療當中[7]。

在腫瘤藥物開發中,為檢驗藥物的藥效及其毒性,一般首先進行二維平面的細胞培養的模式[8]。然而,傳統的細胞實驗結果并不能體現其在人體內的所有特性,因為傳統細胞實驗中細胞所處環境較為單一，并不能完全模擬復雜的腫瘤微環境:不同細胞之間的代謝物質交換、提供化學與機械特性的三維細胞外基質結構、特定組織/器官中體液與細胞比率以及生理流體剪切力等條件都難以滿足[9]。

在細胞實驗證明藥物有效的前提下,會進行下一步的研究——動物實驗,動物實驗用于進一步驗證藥物療效,但是,與人體內藥效相比,動物實驗結果的準確性并不高[10]。主要原因如下:(1)人體內代謝與動物體內代謝并不一致；(2)動物實驗的腫瘤是植入的而不是自發性的；(3)通常動物實驗使用的是裸鼠,其免疫功能缺陷；(4)動物實驗難以對納米給藥系統的靶向運輸進行實時監測[11]。即使細胞實驗和動物實驗效果非常好,也不能保障臨床實驗的成功,據統計抗腫瘤藥物的成功率只有5％[12]。此外,動物實驗往往引發道德爭議,特別是動物實驗結果并不能很好地預測藥物在人體內的藥效特性前提下。好的體外實驗模型與動物代謝模型能夠更好地提高藥物篩選的效率,節約新藥開發的花費和時間[13,14]。因此，開發更接近體內微環境的體外模型來克服以上常規篩選方法的不足，是亟待解決的關鍵科學問題之一。