[发明专利]一种集成式细胞三维动态培养微器件及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于微加工技术和3D微打印成型技术领域，涉及一种集成式细胞三维动态培养微器件及其制作方法，该集成式细胞三维动态培养微器件用于细胞三维动态培养、药物筛选、组织工程等。

技术背景

作为生物体的基本单元，细胞对于揭示生命规律、疾病的诊断、药物的筛选等具有重要意义。进行细胞研究的关键在于细胞的培养，进行细胞体外培养时应尽可能的复现细胞在体微环境。

传统的细胞体外培养器件通常选择培养皿、培养瓶或培养板，属于静态培养，与细胞在体生长环境相差较大。近些年出现了微流控细胞培养技术，实现了细胞的动态灌注式培养，使得细胞在体生活的微环境的体外模拟和控制成为可能，然而这种培养方式为二维动态培养，不能模拟细胞在体的三维空间环境。随着科技的发展，3D打印技术在生物医学工程中的应用受到了人们的重视。如今，利用3D打印技术成型的细胞培养三维支架在细胞培养中得到了广泛应用。三维支架实现了细胞在体外的三维培养，但这种三维培养方式是静态的，无法模拟在体细胞生活的流动微环境。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种可供细胞体外三维动态培养的微器件及其制作方法，构建更贴近于在体细胞生长的动态稳定微环境。采用微加工技术制作细胞进样层和中间过渡层，中间过渡层具有通孔结构，用来连接细胞进样层和三维培养层，细胞通过细胞进样层上的细胞进样通道进入培养池内。采用微加工技术和3D微打印技术制作三维培养层，其制作过程如下：首先用微加工的方法制备三维培养层的微通道结构，然后在三维培养层上方贴附PVC双面胶膜掩模层，用3D微打印的方法在培养池区域进行细胞培养三维支架的区域打印，最后采用激光切割的方法去除掩模层和多余支架，得到该集成式细胞三维动态培养微器件的三维培养层。培养池内集成细胞培养三维支架模拟在体细胞生活所处的细胞外基质，使得细胞的生长、繁殖、铺展和生理表征更贴近于体内情况。

本发明的技术方案：

一种集成式细胞三维动态培养微器件，所述的集成式细胞三维动态培养微器件包括三层结构，自上而下依次为细胞进样层1、中间过渡层10和三维培养层14；

所述的细胞进样层1，其上布置有培养液进样孔2、培养池对准孔6、废液排出孔8、细胞储存池a4和细胞储存池b9；所述的培养池对准孔6有多个，所述的细胞储存池a4、培养池对准孔6和细胞储存池b9位于同一条直线上，细胞储存池a4和细胞储存池b9位于培养池对准孔6的两端；所述的培养池对准孔6间通过细胞流通通道3顺次连接，所述的细胞储存池a4通过细胞进样通道5与相邻的培养池对准孔6相连接，所述的细胞储存池b9通过细胞出样通道7与相邻的培养池对准孔6相连接；培养液进样孔2和废液排出孔8位于垂直于细胞储存池a4、培养池对准孔6和细胞储存池b9所在的直线上，培养液进样孔2和废液排出孔8分别位于直线的两侧；

所述的中间过渡层10，其上布置有培养液进样通孔11、培养池连通孔12和废液排出通孔13；所述的培养池连通孔12有多个且位于同一条直线上，培养池连通孔12与细胞进样层1的培养池对准孔6一一对应；所述的培养液进样通孔11和废液排出通孔13分别与细胞进样层1的培养液进样孔2和废液排出孔8对应；

所述的三维培养层14，其上布置有培养液储存池15、三维培养池17和废液储存池19；所述的三维培养池17有多个且位于同一条直线上；所述的培养液进样通道16有多个，分别用于连通培养液储存池15和三维培养池17，使培养液从培养液储存池15进入三维培养池17；所述的废液出样通道18有多个，分别用于连通废液储存池19和三维培养池17，使废液从三维培养池17进入废液储存池19；所述的培养液储存池15与中间过渡层10的培养液进样通孔11相对应；所述的废液储存池19与中间过渡层10的废液排出通孔13相对应；所述的三维培养池17与中间过渡层10的培养池连通孔12相对应；培养液进样孔2、培养液进样通孔11和培养液储存池15的形状和大小均相同，废液排出孔8、废液排出通孔13和废液储存池19的形状和大小均相同，培养池对准孔6、培养池连通孔12和三维培养池17的形状和大小均相同，便于后续的对准键合；所述的三维培养池17，内部集成细胞培养三维支架20，为细胞的粘附、铺展、增殖及生理表达提供了支持。

所述的培养液进样孔2、培养液进样通孔11、培养液储存池15、废液排出孔8、废液排出通孔13和废液储液池19，具有相同的尺寸，直径为1-2mm。