[發明專利]一種用于細胞共培養的微流控芯片裝置及一種細胞共培養方法

在審

• 申請號: 202111150248.2
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113862151A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 林金明;許檸
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/00;B01L3/00
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;鄧樹山

本發明公開了一種用于細胞共培養的微流控芯片裝置及使用該裝置的細胞共培養方法。本發明的裝置包括微流控芯片，所述微流控芯片包括細胞培養層和蓋板層；所述細胞培養層設置有至少兩個細胞培養通道，所述細胞培養通道包括細胞培養腔和分別與所述細胞培養腔相接的試劑注入通道、細胞注入通道和代謝物排出通道；所述細胞注入通道的體積≤所述細胞培養腔體積的20％；所述蓋板層蓋合于所述細胞培養層之上，與所述細胞培養層共同形成供細胞培養所需的密封環境。

技術領域

本發明屬于生物醫學工程以及細胞生物學研究領域，具體涉及一種用于細胞共培養的微流控芯片裝置及一種細胞共培養方法。

背景技術

細胞培養是生命科學中多種研究的基礎實驗手段，長期以來為多個領域的生物學研究做出了巨大的貢獻。隨著研究的深入和拓展，許多研究對細胞的培養也有了越來越多新的要求。因此人們開始探究和發展新的細胞培養技術手段。

20世紀80年代后期，人們在細胞培養技術的基礎上發展出了細胞共培養技術(Co-Culture System)。細胞共培養又稱為復合培養或混合培養，是指將2種或2種以上細胞放在同一培養系統中培養。

與單層細胞培養技術相比，細胞共培養技術能彌補單層細胞培養的缺陷，有利于構建更接近人體狀態的體外生理或病理模型。通過細胞共培養技術建立起來的培養體系就是共培養體系，可以很大程度地模擬體內環境，更好地觀察細胞與細胞、細胞與培養環境之間的相互作用，通過檢測不同細胞因子之間的關系，探討藥物的作用機制和可能的作用靶點。

細胞共培養技術被廣泛應用于現代細胞研究中，主要用于研究誘導干細胞分化、提高代謝物產量、提高細胞生存能力、維持細胞功能和活性、體外組織的構建等。細胞共培養體系主要作用有：誘導細胞向另一種細胞分化、誘導細胞自身分化、維持細胞功能和活力、調控細胞增殖、促進早期胚胎發育和提高代謝產物產量。

按照細胞共培養的方式，細胞共培養可分為兩類，直接共培養和間接共培養。直接共培養體系，即將2種或2種以上的細胞同時或分別接種于同一孔中，不同種類的細胞之間直接接觸；間接共培養體系，即將2種或2種以上的細胞分別接種于不同的載體上，然后將這兩種載體置于同一培養環境之中，使不同種類的細胞共用同一種培養體系而不直接接觸。

然而，傳統的細胞共培養技術多是基于傳統細胞培養技術發展起來的，應用于生物學研究時仍存在一定缺陷：

1、傳統的細胞共培養技術多是基于靜態細胞培養建立的，故其培養的細胞是處于靜態微環境之中的，而多細胞生物體內的細胞則處于由循環系統和多種細胞共同營造的動態微環境中，這種差別可能導致研究結果的不準確。

2、傳統的細胞共培養技術無法使細胞進行原位操作。

3、傳統的細胞共培養技術難以實現高通量研究。

4、傳統的細胞共培養技術的試劑消耗量較大，尤其是對于某些珍貴樣品的研究而言，研究者往往無法直接使用現有的細胞共培養技術進行研究。

此外，現有的細胞共培養技術中還存在由于清洗細胞注入通道和培養過程中流體對細胞產生的外力而導致的細胞遷移而產生的污染問題。

因此，開發一種具有微量、高通量、低污染且可使細胞進行原位操作的細胞共培養裝置具有重要意義。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種用于細胞共培養的微流控芯片裝置，進而提供一種細胞共培養方法。本發明的細胞共培養微流控芯片裝置可以實現不同種類細胞在同一試劑、同一培養環境下的共培養和同一種類細胞在不同試劑、同一培養環境下的共培養，且可以通過控制流體以使細胞進行原位操作，具有低試劑消耗量、高通量、低污染的優點。

為此，本發明第一方面提供了一種用于細胞共培養的微流控芯片裝置，其包括微流控芯片，所述微流控芯片包括細胞培養層和蓋板層；