[发明专利]一种基于微流控芯片的肿瘤内渗模型的建立方法及应用

说明书

一种基于微流控芯片的肿瘤内渗模型的建立方法及应用，所述微流控芯片由细胞入口、细胞培养室和废液出口组成，细胞培养室上连细胞入口，下连废液出口。该模型建立步骤为：(1)芯片修饰，(2)芯片内细胞的接种与培养，(3)炎症脑微血管模型的建立；该模型特别针对脑微血管炎症部位，模拟血流条件下，肿瘤细胞在脑微血管内皮细胞表面的黏附与滚动现象。利用此方法，可将炎症条件下脑微血管病变的模拟与血流条件下循环肿瘤细胞在病变部位的富集研究集成于一体，实现肿瘤细胞血管内渗的模拟。

技术领域

本发明涉及将微流控芯片技术应用到组织仿生以及实时监测的细胞生物学研究的技术领域，具体涉及一种基于微流控芯片的肿瘤内渗模型的建立方法及应用。

背景技术

肿瘤脑转移是一个复杂的生理过程，肿瘤细胞从病灶部位远端转移包括多个步骤，如肿瘤细胞从肿瘤组织脱离、原位生长与增殖、侵袭并外渗、穿过血管壁进入循环系统、粘附血管壁、内渗进入远端的另一种组织或器官，每一个步骤都离不开肿瘤微环境的调节与支持。在肿瘤相关疾病致死病例中，转移性肿瘤的致死率高达90％，并且临床统计表明，肺癌的转移率和致死率是最高的。由于肿瘤转移过程的复杂性和宽泛性，以及参与其中的肿瘤微环境的多样性，近年来，许多研究人员付出了大量的努力来研究和探索原发性肿瘤转移的特殊过程以及相应的肿瘤微环境。结果表明，慢性炎症是影响肿瘤微环境最直接的因素，并能够进一步调控肿瘤转移。在复杂的转移过程中，肿瘤细胞转移至炎症损伤的血管部位并发生粘附被认为是肿瘤转移的早期关键步骤，然而，很少有合适的体外模型和系统能够重现或再建这一过程。因此，建立一种合适的模型来模拟炎症血管系统中肿瘤细胞的粘附行为是当前肿瘤转移研究的首要任务。

微流控芯片实验室又称芯片实验室或微流控芯片，指的是把生物和化学等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测、细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成或基本集成到一块几平方厘米(甚至更小)的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以取代常规化学或生物实验室的各种功能的一种技术。微流控芯片技术作为一门迅速发展起来的科学技术，已经在生物医学领域展现了其独特的优势，更因其同细胞尺寸匹配、环境同生理环境相近、在时间和空间维度上能够提供更为精确的操控，易于通过灵活设计实现多种细胞功能研究等特点而成为新一代生物仿生和细胞研究的重要平台。目前，利用微流控芯片进行组织工程的模拟，尤其是脑微血管炎症的模拟以及循环肿瘤细胞在炎症部位的运动特征研究分析还处于空白阶段。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于微流控芯片的脑微血管炎症模型的建立方法及应用，并应用于肺癌细胞在病变部位运动特征的研究，该方法具有对细胞运动实时监测的特点，同时能够实现对细胞运动速度和轨迹的准确表征。

本发明提供了一种微流控芯片，该微流控芯片主要由细胞入口、细胞培养室和废液出口组成，细胞培养室上连细胞入口，细胞培养室下连废液出口。

本发明提供的微流控芯片，该微流控芯片由上下两层不可逆封接而成，上层材料为可透光透气的PDMS聚合物，下层材料为浓硫酸煮过的洁净玻璃。所述微流控芯片的上下两层分别进行紫外过夜照射的灭菌处理，然后等离子体处理60s进行封接。

一种基于微流控芯片的脑微血管炎症模型的建立方法，采用上述微流控芯片，按照以下步骤进行如下：

(1)芯片修饰

将配制好的0.1mg/mL胶原工作液经由细胞入口加入芯片，将固定芯片的培养皿常温静置12-36小时，随后移除胶原工作液，细胞培养液冲洗通道2-4次，对通道底面进行修饰；

(2)芯片内细胞的接种与培养

提取纯化原代大鼠脑微血管内皮细胞，消化调整至1×10⁵-5×10⁵cells/mL，经由细胞入口加入到芯片中，细胞迅速贴壁并均匀铺展于细胞培养室底面，当在光学显微镜下观察到细胞在细胞培养室中均匀分布时，立即将芯片移入二氧化碳培养箱中继续培养；