[发明专利]一种微流控芯片和基于该芯片的肿瘤转移模型及模型构建方法和应用

说明书

本发明公开了一种微流控芯片和基于该芯片的肿瘤转移模型及模型构建方法和应用，所述微流控芯片包括三层芯片层、两层多孔膜和两层固定板；每层芯片层均设有1个0.1‑10mm直径的细胞培养室和宽0.1‑10mm、高10‑500μm的微流体通道；所述多孔膜的孔径均为0.1‑20μm，可用于细胞贴壁和相互交流。肿瘤转移模型的建立方法：采用上述微流控芯片，1)将胶原蛋白灌注入芯片内，包被多孔膜；2)血管内皮细胞灌注入芯片第二层，构建血管腔模型；3)肿瘤细胞灌注入芯片第一层，该模型可用于不同肿瘤细胞转移、抗肿瘤药物筛选的研究，具有稳定、可靠和集成度高的特点。

技术领域

本发明属细胞生物学和组织工程的方法，特别涉及一种微流控芯片和基于该芯片的肿瘤转移模型及模型构建方法和应用。

背景技术

肿瘤是对人类健康危害极大的疾病之一，据统计肿瘤致死病人中有90％都与肿瘤转移有关。但是人和动物复杂的生理环境，使人们对肿瘤细胞的转移机制仍知之甚少。开发有效的肿瘤转移实时监测平台对充分了解肿瘤细胞转移过程、机制和开发有效的抗肿瘤转移方法显得尤为重要。传统的动物模型，由于与人存在根本的种属差异，使得抗肿瘤药物的研发周期长、花费高。而现有传统的体外模型结构简单，缺乏生理相关性，结果往往不可靠。开发新的有效的肿瘤转移研究平台成为研究热点。

在过去几年里，微流控芯片技术作为近年来飞速发展的一门新兴技术，依靠其尺度微小、材料和制作工艺多样、设计灵活多变等特点，被广泛应用到了生物医学领域、转化医学领域等多种临床医学和基础研究的相关领域。尽管许多科研工作者已经借助微流控芯片技术进行肿瘤细胞迁移、侵袭等研究，但是却鲜有对肿瘤转移全过程的模拟和抗肿瘤药物筛选的研究。我们开发出一种新的三维肿瘤-血管微流控体外模型，不仅可以观察肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭过程，同时可以用于抗肿瘤药物的筛选。

发明内容

本发明的目的是提供一种微流控芯片和基于该芯片的肿瘤转移模型及模型构建方法和应用。本发明具有操作简单、集成度高的特点，同时在细胞水平上模拟肿瘤血管内环境，具备接近体内生理环境的肿瘤转移模型。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种微流控芯片，所述微流控芯片包括三层芯片层和两层多孔膜；其中，第一层多孔膜6夹在第一层芯片层2和第二层芯片层3之间，第二层多孔膜7夹在第二层芯片层3和第三层芯片层4之间；

三层芯片层中的每一层芯片均设置流体入口8、微流体通道9、细胞培养室10和流体出口11，其中，微流体通道9的两端分别为流体入口8和流体出口11，细胞培养室10设置在微流体通道9上；不同层中的细胞培养室通过多孔膜进行交流。

进一步地，所述微流控芯片还包括两层固定板，三层芯片层和两层多孔膜固定在两层固定板之间。

优选地，所述第一层芯片层2的厚度为0.5-10mm；第二层芯片层3和第三层芯片层4的厚度为0.2-5mm，多孔膜的厚度为0.1-30μm，多孔膜的孔径为0.1-20μm。

优选地，所述微流体通道9的高度为10-500μm，宽度为0.1-10mm；流体入口8和流体出口11的直径均为0.1-5mm。

优选地，两层固定板的厚度均为0.5-10mm；第一固定板1设有若干个输液管道插入孔13，输液管道插入孔的直径均为0.1-5mm。

优选地，芯片层的材料为聚二甲基硅氧烷(PDMS)，多孔膜的材料为聚碳酸酯，固定板的材料为PMMA。

本发明还提供了一种基于微流控芯片的肿瘤转移模型，微流控芯片中的多孔膜采用胶原包被形成三维微环境；第二层芯片层的微流体通道采用血管内皮细胞灌注形成体外致密血管腔；肿瘤细胞以连续灌流的方式注入第一层芯片层的微流体通道中。

本发明同时提供了上述肿瘤转移模型的构建方法，所述构建方法包括以下步骤：