[发明专利]具有不同微孔外形的细胞培养装置

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2008年5月30日提交的、发明名称为“具有不同微孔外形的细胞培养装置”的美国临时申请61/130,369的权利。

技术领域

本发明一般涉及培养生物细胞的装置。更具体地，本发明涉及培养三维的、多细胞群的细胞的装置。

背景技术

传统上，生物医学研究的体外模型是基于二维的细胞培养，即细胞在平面上培养。然而，尽管二维的细胞培养物具有实验上的方便性及良好的细胞生存力，但是人们通常认为细胞行为，如表型、功能以及信号通路的调节，在二维的细胞层中与在复杂的三维的多细胞群中是根本不同的。癌症研究就是个好的范例，研究人员发现加入特定抗体后，三维的恶性乳腺肿瘤细胞能够回复初始状态——在二维的培养中从未观察到这种治疗效果(Bin Kim J.，SteinR.和O′Hare MJ.，“乳腺癌的三维体外组织培养模型——综述，Breast Cancer Researchand Treatment 2004，85(3)：281-291)。由于三维的培养系统与在活体中发现的生理环境更为相似，因此开发更为有效的体内三维细胞培养系统对于许多研究领域都至关重要，如新药研发、干细胞和癌症研究以及组织工程学。

细胞外基质的存在是体内细胞的必需环境，它提供了细胞-基底相互作用的支持，且利于营养和代谢废物的运输。关于细胞-基底相互作用的研究已经表明，对于特定的基底表面，不同的细胞可在例如细胞黏附、形态、定向、流动性和生物活性方面表现出显著不同的行为。细胞-基底相互作用研究的最终目的是由此获得引导细胞培养和发育的最优基底表面。然而，目前多数研究停留在通过物理或化学地限制细胞生长来在界定位置获得三维细胞群。在物理的限制中，孔的阵列是组合好的。随后，培养的细胞被限制到每个微孔中来形成多细胞群的细胞。通常，孔具有陡的侧壁和平的底部，以便即使受限制，细胞也在平面上生长。因此，细胞并不与真实的三维的表面相互作用。

发明内容

一方面，本发明涉及细胞培养装置，该装置包含具有其内形成微孔阵列的基底。所述微孔阵列包含多个微孔。每个微孔由凹入的曲面来界定。

另一方面，本发明涉及一种制造细胞培养装置的方法，包括在第一层基底上形成微粒阵列，该微粒阵列包含多个微粒，且每个微粒是具有凹入的曲面的微孔的负拷贝。该方法进一步包括压印微粒阵列到第二层基底，以在第二层基底中形成微孔阵列，该微孔阵列包含多个微孔，每个微孔具有凹入的曲面。

本发明的其它特征和有益之处在以下的说明和所附的权利要求书中可显而易见。

附图说明

以下描述的附图，阐明了本发明的一般的实施方式，并不认为是对本发明范围的限制，因为本发明可允许其它同样有效的实施方式。附图不必成比例，并且为了清晰和简洁，特定的特征与特定的附图的视图的比例可能被特别放大或简化示意。

图1为细胞培养装置的透视图。

图2为细胞培养装置的横截面图，描绘了各种微孔几何形状。

图3为细胞培养装置的透视图，描绘了微孔之间的微通道。

图4为带有凹入的微孔阵列和标明了微孔参数的细胞培养装置的横截面图。

图5为具有多个微孔阵列的细胞培养装置的俯视图。

图6为具有多个凹入的微孔阵列的细胞培养装置的俯视图。

图7A阐明了基底的光-图案化。

图7B显示了通过蚀刻在图7A的基底上形成的微桩。

图7C显示了图7B的微桩成形为微粒。

图7D显示了包含与第二基底接触的微粒的第一基底。

图7E显示了在图7D的第二基底中形成的微孔。

图7F显示了金属沉积进和沉积在图7E的第二基底中形成的微孔上。

图7G显示了细胞培养装置的复制模型工具。

图7H显示了用来在细胞培养基底的微孔和微孔阵列之间形成微通道的修饰后的基底。

图8A为在陡-侧壁/平-底部的微孔中培养的HepG2C3A细胞的光显微图像。

图8B为在陡-侧壁/平-底部的微孔中培养的HepG2C3A细胞的荧光显微图像。

图8C为在曲面的微孔中培养的HepG2C3A细胞的光显微图像。

图8D为在曲面的微孔中培养的HepG2C3A细胞的荧光显微图像。

具体实施方式