[發(fā)明專利]一種仿生血管網(wǎng)絡(luò)腫瘤細胞外滲遷移的裝置

在審

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• 申請日: 2019-07-15
• 公開（公告）號: CN110295111A
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彌勝利;張珂;杜志昌
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/04
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

一種仿生血管網(wǎng)絡(luò)腫瘤細胞外滲遷移的裝置，包括由下而上依次疊加的支撐層、流體流動層、泵送層、氣體驅(qū)動層，流體流動層設(shè)有串聯(lián)連接形成循環(huán)流體回路的第一主流道、微血管腔室、第二主流道和液體腔室，微血管腔室、第一主流道和第二主流道內(nèi)分別設(shè)有單向閥，氣體驅(qū)動層通過泵送層向液體腔室施加周期性外力，以驅(qū)動流體在流體回路中單向流動，模擬人體血液循環(huán)；微血管腔室與第一主流道和第二主流道通過防溢出微柱陣列隔開，微血管腔室設(shè)置有用于注入正常組織細胞混合液的進液口，第一主流道和/或第二主流道上設(shè)置有用于注入培養(yǎng)液和腫瘤細胞懸液的進液口。本裝置可以用于進行抗癌藥物篩選、觀察并量化癌細胞在組織中的轉(zhuǎn)移能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種仿生血管網(wǎng)絡(luò)腫瘤細胞外滲遷移的裝置。

背景技術(shù)

約90％癌癥相關(guān)死亡是由轉(zhuǎn)移性疾病而非原發(fā)性腫瘤引起的。癌癥轉(zhuǎn)移是在原發(fā)性腫瘤中的上皮細胞完成一系列復(fù)雜的細胞生物學事件后形成的，這一系列事件統(tǒng)稱為“侵襲-轉(zhuǎn)移級聯(lián)”，其包括原發(fā)性腫瘤上皮細胞：通過周圍的細胞外基質(zhì)和基質(zhì)細胞層局部侵襲，滲入血管腔內(nèi)(內(nèi)滲)，在血液循環(huán)中存活下來成為循環(huán)腫瘤細胞，后在遠處器官位點停留，穿過血管滲入到遠處組織中(外滲)，在異質(zhì)微環(huán)境中最初存活形成微轉(zhuǎn)移，接著在轉(zhuǎn)移部位重新開始其增殖程序，從而產(chǎn)生宏觀的、臨床可檢測的腫瘤生長。癌癥轉(zhuǎn)移的過程比較復(fù)雜，至今未能找出完全抑制轉(zhuǎn)移的藥物。而在癌癥轉(zhuǎn)移過程中涉及到兩次穿過血管的過程，分別是內(nèi)滲和外滲，并且循環(huán)腫瘤細胞在癌癥轉(zhuǎn)移過程中起到“承上啟下”的作用。所以，構(gòu)建具有人體生理狀態(tài)的自組織血管網(wǎng)絡(luò)并建立類心臟驅(qū)動的血液流動模型，進而研究腫瘤細胞動態(tài)外滲過程并進行抗癌藥物的篩選，對研究癌癥轉(zhuǎn)移具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種仿生血管網(wǎng)絡(luò)腫瘤細胞外滲遷移的裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種仿生血管網(wǎng)絡(luò)腫瘤細胞外滲遷移的裝置，包括由下而上依次疊加的支撐層(1)、流體流動層(2)、泵送層(3)、氣體驅(qū)動層(4)；其中，所述流體流動層(2)設(shè)有串聯(lián)連接形成循環(huán)流體回路的第一主流道(5)、微血管腔室(7)、第二主流道(6)和液體腔室(8)，所述微血管腔室(7)、所述第一主流道(5)和所述第二主流道(6)內(nèi)分別設(shè)有單向閥(9)，所述氣體驅(qū)動層(4)通過所述泵送層(3)向所述液體腔室(8)施加周期性外力，以驅(qū)動流體在所述流體回路中單向流動，模擬人體血液循環(huán)；所述微血管腔室(7)與所述第一主流道(5)和所述第二主流道(6)通過防溢出微柱陣列隔開，所述微血管腔室(7)設(shè)置有用于注入正常組織細胞混合液的進液口(10、11)，正常組織細胞混合液被所述防溢出微柱陣列限制在所述微血管腔室(7)內(nèi)，凝膠并自組織生成微血管網(wǎng)絡(luò)，所述第一主流道(5)和/或所述第二主流道(6)上設(shè)置有用于注入培養(yǎng)液和腫瘤細胞懸液的進液口(13、14)，腫瘤細胞通過所述防溢出微柱陣列間隙的微血管開口處進入所述微血管腔室(7)中，并參與到系統(tǒng)循環(huán)中。

本發(fā)明中所稱的正常組織細胞混合液一般含有正常組織細胞(如骨組織正常細胞、肺部正常細胞)、纖維蛋白原、凝血酶和人臍靜脈內(nèi)皮細胞(HUVECs)混合液。

進一步地，所述第一主流道(5)和所述第二主流道(6)與所述微血管腔室(7)相連的部位分別形成有相對于主流道的橫向尺寸擴大的外部腔室，所述進液口(13、14)分別設(shè)置所述外部腔室的兩端處。

進一步地，所述泵送層(3)在所述液體腔室(8)的上方設(shè)置有上部腔室(15)，所述液體腔室(8)連通所述上部腔室(15)，所述氣體驅(qū)動層(4)在所述上部腔室(15)的上方設(shè)置有充氣腔室(18)，所述充氣腔室(18)與所述上部腔室(15)之間通過薄膜分隔，通過所述充氣腔室(18)的進氣口(19)對所述充氣腔室(18)周期性地充氣，驅(qū)動所述薄膜向所述上部腔室(15)施加周期性外力，以在所述液體腔室(8)中產(chǎn)生周期性變化的壓力，從而驅(qū)動所述流體回路中的流體流動。