[发明专利]一种流体剪切力诱导肿瘤细胞跨膜迁移的微流控芯片装置

说明书

本发明公开了一种流体剪切力诱导肿瘤细胞跨膜迁移的微流控芯片装置。该装置能够模拟人体真实的血流环境，研究力学条件下细胞的跨膜迁移行为。该装置包括注射泵、三通阀、微流控芯片、倒置显微镜、硅胶管及储液器。所述注射泵与三通阀相连，所述三通阀与微流控芯片相连，所述微流控芯片与储液器相连，所述倒置显微镜用于观察微流控芯片通道内细胞的迁移;所述微流控芯片包括上下两层模拟血管的通道和中间的薄膜。本发明还提供了微流控芯片的加工方法。本发明提供的芯片装置具有易于制作、体积小、精确控制剪切力大小及动态监测等特点，这为研究流体剪切力对肿瘤转移的作用提供了可行的工具。

技术领域

本发明属于微流控芯片技术领域，具体涉及到一种流体剪切力诱导肿瘤细胞跨膜迁移的微流控芯片装置。

背景技术

转移是一个复杂且多步骤的过程，几乎90%的癌症病人死于肿瘤转移。越来越多的证据表明：除了遗传和外部因素之外，肿瘤微环境尤其是其中的物理因素（机械力、基质硬度、剪应力），在肿瘤的发生发展和转移过程中扮演着重要角色。在肿瘤原发部位，部分癌细胞会发生上皮-间质转化,从而获得迁移能力。随后癌细胞会分泌基质金属蛋白酶降解细胞外基质，进而进入血液循环系统。在血液循环中，癌细胞会暴露在流体剪切力下，少部分会变为循环肿瘤细胞迁移至靶器官（骨、肝、肺）的组织间隙，然后增殖成新的肿瘤组织。

研究发现，流体剪切力的改变会影响肿瘤的生长和转移，但其调控机制尚未完全明确。深入研究肿瘤细胞对剪应力响应的力学调控机制，有助于认识肿瘤恶性转移发生的过程，也为肿瘤的治疗及其抗癌药物开发提供治疗靶点和理论基础。

为了进一步模拟肿瘤细胞在血液循环中的跨膜迁移，传统的细胞划痕和Transwell等实验技术将不再适用。微流控芯片由于其体积小、精确控制微流体等特点，在模拟血流剪应力方面具有较大的优势。因此，针对现有工具的不足，本发明公开一种流体剪切力诱导肿瘤细胞跨膜迁移的微流控芯片装置。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种流体剪切力诱导肿瘤细胞跨膜迁移的微流控芯片装置。

本发明提供一种流体剪切力诱导肿瘤细胞跨膜迁移的微流控芯片装置，可以定量细胞对力学刺激的响应，实时监测肿瘤细胞在流体剪切力下的动态迁移过程。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的一种流体剪切力诱导肿瘤细胞跨膜迁移的微流控芯片装置，包括注射泵、三通阀、微流控芯片、倒置显微镜、硅胶管及储液器；所述注射泵与三通阀连接，所述三通阀与微流控芯片连接，所述微流控芯片通过硅胶管与储液器连接，所述微流控芯片放置在倒置显微镜的观察区；所述倒置显微镜能够用于观察微流控芯片通道内细胞的跨膜迁移。

进一步地，所述储液器装有不含血清的DMEM培养基。

进一步地，所述微流控芯片包括上下两层模拟血管的通道和中间的薄膜；所述通道能够通过软光刻技术加工形成，所述通道的材质为聚二甲基硅氧烷。

进一步地，所述通道的长度为12mm-20mm，宽度为500μm，高度为70μm -100μm；所述上下两层模拟血管的通道各自包含独立的入口和出口，上层通道用于灌注细胞悬液及下层通道用于灌注趋化因子溶液；所述薄膜的材质为聚碳酸酯膜，薄膜能够作为生理屏障，将上层通道与下层通道隔开；所述上层通道内表面包被一层纤连蛋白或I型胶原。

进一步地，所述流体剪应力的大小是通过注射泵来控制。

进一步地，所述注射泵与三通阀之间，所述三通阀与微流控芯片之间，所述微流控芯片与储液器之间均通过硅胶管连接。

进一步地，所述倒置显微镜与电脑连接，电脑用于呈像、拍照，并利用image J插件MTrack2自动跟踪细胞轨迹，计算迁移速度，同时统计下层通道的细胞，以此作为跨膜迁移的数目。