[發明專利]一種坐滴式細胞球培養芯片及其使用方法

在審

• 申請號: 202010650943.4
• 申請日: 2020-07-08
• 公開（公告）號: CN111647509A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 李剛;孫幫勇
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12N5/00;C12N5/09;C12Q1/02
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 郭艷艷

本發明提供了一種坐滴式細胞球培養芯片及其使用方法，坐滴式細胞球培養芯片包括加樣腔和微腔陣列，所述微腔陣列設置在所述加樣腔底部，且所述加樣腔和所述微腔陣列表面設置有超疏水表面，所述微腔陣列設置有若干微腔，所述微腔內設置有至少一個通孔，所述通孔截面小于所述微腔截面。本發明還包括坐滴式細胞球培養芯片的使用方法。本發明利用微腔陣列結合超疏水表面，通過超疏水表面憎水效應、液樣表面張力和自身重力協同作用，可以實現細胞懸浮液的自動分配、培養過程的簡便快速換液以及培養細胞球的簡便、快速回收，有效解決了現有技術中培養基更新困難、透氣性差、細胞球均一性差、難以原位觀察、成本高和細胞球不易取出等問題。

技術領域

本發明屬于細胞生物學技術領域，具體涉及一種坐滴式細胞球培養芯片及其使用方法。

背景技術

與傳統單層細胞培養技術相比，三維細胞培養形成的細胞球可以更好地反應細胞與細胞之間、細胞與外界微環境之間緊密而豐富的三維聯系，更好地模擬天然生理環境中細胞固有代謝(如養分、氧氣、代謝物等)和增殖梯度，可追蹤藥物的擴散路徑，是細胞研究的理想模型。由于其獨特優勢，近年來，三維細胞球培養已在細胞生物學和醫學研究中獲得廣泛應用，成為藥物篩選、腫瘤治療機制分析、干細胞分化和再生醫學等方面研究不可或缺的有力工具。目前用于制備三維細胞球的方法主要有旋轉攪拌式培養、懸滴式培養、基于細胞低粘附表面的微腔式培養、基于聲表面波驅動的聲聚焦式培養、磁懸浮式培養、凝膠包埋式培養等。但是這些方法都存在各自的局限，比如旋轉攪拌式培養方法難以實現細胞球的均一培養，且剪切力易造成細胞損傷，培養過程無法實時觀察；懸滴式培養則存在培養液滴易受機械擾動脫落、培養過程中換液困難等問題；低粘附表面微腔式培養則需要繁瑣的表面處理操作，且細胞球位于營養液液面以下較深部位，與外界氣氛交換困難；聲聚焦式和磁懸浮式培養均需特殊輔助裝置，導致培養系統復雜，實驗成本較高；而凝膠包埋式培養則使得細胞培養過程中，細胞周圍存在外源基質無法準確反映細胞真實微環境的生理活動，這將導致生理信號的缺失甚至獲得錯誤的研究結果。因此，亟待發展一種操作簡便、成本低廉、生物相容性好、穩定性高、一致性好、外源干擾少且便于原位觀察的三維細胞球培養新裝置和方法，以促進細胞生物學和醫學的發展。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明提供一種坐滴式細胞球培養芯片及其使用方法，利用微腔陣列結合超疏水表面，通過超疏水表面憎水效應、液樣表面張力和自身重力協同作用，可以實現細胞懸浮液的自動分配、培養過程的簡便快速換液以及培養細胞球的簡便、快速回收，有效解決了現有技術中培養基更新困難、透氣性差、細胞球均一性差、難以原位觀察、成本高和細胞球不易取出等問題。

為實現上述目的，本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種坐滴式細胞球培養芯片，包括加樣腔和微腔陣列，微腔陣列設置在加樣腔底部，且加樣腔和微腔陣列表面設置有超疏水表面，微腔陣列設置有若干微腔，微腔內設置有至少一個通孔，通孔截面小于微腔截面。

進一步，微腔陣列至少設置有4個微腔。

進一步，微腔腔體為圓柱形，直徑大于2mm，且微腔底部為圓弧形。

進一步，坐滴式細胞球培養芯片的基材材質為聚苯乙烯、聚碳酸脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯和環氧樹脂中的一種。

進一步，微腔陣列通過數控雕刻或注塑工藝制備得到。

進一步，超疏水表面通過以下方法制備得到：將納米材料懸浮液噴涂或浸涂在坐滴式細胞球培養芯片的基材上，干燥，得超疏水表面。

進一步，在70℃溫度下干燥至少1h。

進一步，納米材料懸浮液為納米材料、膠水和分散劑按質量比1～2:1～3:15混合而成的混合液。