[發(fā)明專利]可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞三維共培養(yǎng)與多指標(biāo)檢測的生物分析芯片

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010774074.6
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN114058502A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸瑤;李林梅;白雪;劉梅梅
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/34;C12M1/00;C12N5/00;C12N5/09;C12N5/071;C12N5/0786;G01N33/53;G01N33/543;G01N33/68
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 周瑩;毛薇

本發(fā)明涉及微流控芯片、生物分析及應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞三維共培養(yǎng)與多指標(biāo)檢測的生物分析芯片。包括生物分析基底與三維微柱基底的微孔陣列芯片，微孔陣列芯片包括微柱陣列基底和微孔陣列穿孔膜。本發(fā)明芯片可實(shí)現(xiàn)高通量的細(xì)胞三維共培養(yǎng)，多種細(xì)胞在微孔內(nèi)的不同分布，為細(xì)胞提供不同的三維生理微環(huán)境。微孔陣列芯片加蓋生物分析基底，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞三維共培養(yǎng)的多指標(biāo)生物分析。本發(fā)明的芯片可用于單個細(xì)胞三維培養(yǎng)和多種細(xì)胞三維共培養(yǎng)的多指標(biāo)生物分析，包括分泌蛋白。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微流控芯片、生物分析及應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞三維共培養(yǎng)與多指標(biāo)檢測的生物分析芯片。

背景技術(shù)

單細(xì)胞分析的一個關(guān)鍵局限性是分析的細(xì)胞脫離了原有的微環(huán)境，分析結(jié)果不能完全反映細(xì)胞的真實(shí)狀態(tài)。將細(xì)胞微環(huán)境構(gòu)建在單細(xì)胞分析中，可擴(kuò)展單細(xì)胞分析在生物學(xué)、免疫學(xué)研究及臨床診斷、評估中的應(yīng)用。細(xì)胞微環(huán)境包括物理微環(huán)境和生理微環(huán)境。物理微環(huán)境中基底形貌影響細(xì)胞形貌及功能。與二維基底對比，三維基底上培養(yǎng)的細(xì)胞狀態(tài)和功能更能體現(xiàn)體內(nèi)真實(shí)情況。因此，三維培養(yǎng)為理解細(xì)胞生理及病理機(jī)制提供更好培養(yǎng)模式。而現(xiàn)有的單細(xì)胞分析技術(shù)都是基于二維培養(yǎng)模式，由于技術(shù)上的瓶頸，三維基底單細(xì)胞分析的開展受到限制。

細(xì)胞生理微環(huán)境是影響細(xì)胞功能的另一個重要因素。體外模擬生理微環(huán)境主要采用一種或多種細(xì)胞共培養(yǎng)模式，以構(gòu)建細(xì)胞間通訊及基質(zhì)微環(huán)境。將細(xì)胞生理微環(huán)境集成于單細(xì)胞分析，不僅可以更深入理解細(xì)胞間相互作用及其機(jī)制，而且對單細(xì)胞分析技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用是一個重要補(bǔ)充，但目前這方面鮮有報道。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞三維共培養(yǎng)的多指標(biāo)生物分析芯片，可實(shí)現(xiàn)在三維基底上細(xì)胞共培養(yǎng)模式的單細(xì)胞及多細(xì)胞分析，為體外深入理解細(xì)胞機(jī)制、功能及細(xì)胞間相互作用，拓展單細(xì)胞分析及應(yīng)用提供新技術(shù)。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明第一方面提供了一種三維微柱基底的微孔陣列芯片，包括基底和微孔陣列穿孔膜，所述基底為微柱陣列基底。

上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，所述微柱的橫截面為圓形、正多邊形或矩形，所述微柱的橫截面的面積為70×10^-6μm²-70μm²，所述微柱高度為100nm～1cm，相鄰兩個微柱邊界之間的距離為100nm-1cm。

上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，所述微孔陣列穿孔膜由1個或多個微孔陣列組成，每個微孔陣列的形狀為正多邊形、矩形或圓形，所述微孔的形狀包括圓形、正多邊形或矩形，所述微孔的橫截面的面積為0.5μm²-2×10⁵μm²，相鄰兩個微孔邊界之間的距離為100μm-1mm；所述微孔陣列穿孔膜厚度為1μm-1mm。

上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，所述基底和微孔陣列穿孔膜的材料為PDMS、PMMA、PC、PS、POE、EVA、EPDM中的一種或多種復(fù)合材料，或親水改性后的PDMS、PMMA、PC、PS、POE、EVA、EPDM中的一種或多種復(fù)合材料。

本發(fā)明第二方面提供了一種可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞三維共培養(yǎng)的生物分析芯片，所述芯片包括生物分析基底和前述微孔陣列芯片，所述生物分析基底與所述微孔陣列穿孔膜相連。

上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，所述生物分析基底的材質(zhì)為多聚賴氨酸、環(huán)氧樹脂、氨基、醛基修飾的玻璃或環(huán)氧樹脂玻片。

上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，所述玻璃或環(huán)氧樹脂玻片包括包被抗體、蛋白或DNA、或者包被蛋白陣列、抗體陣列、DNA陣列。

本發(fā)明第三方面提供了三維微柱基底的微孔陣列芯片的應(yīng)用，所述芯片應(yīng)用于一種或多種單細(xì)胞的三維培養(yǎng)或共培養(yǎng)；所述芯片應(yīng)用于一種或多種多細(xì)胞的三維共培養(yǎng)。