[发明专利]一种用于在线监测神经细胞释放多巴胺的聚乳酸/纸杂交芯片

说明书

本发明公开一种用于在线监测神经细胞释放多巴胺的聚乳酸/纸杂交芯片。基于3D打印层层精确堆积、一次性成型和打印材料多元化的特点，结合纸芯片来源广泛、方便携带、绿色环保及价格低廉等优势，构建了聚乳酸/纸杂交芯片用于神经细胞的三维培养及阿尔茨海默病（AD）细胞模型的建立。本发明将AD细胞模型的构建及多奈哌齐、干细胞接触液和骨髓间充质干细胞（MSC）对AD细胞模型的干预集成在聚乳酸/纸杂交芯片上完成，并采用电化学分析法检测神经细胞释放多巴胺的含量，从而实现对正常肾上腺嗜铬细胞瘤细胞（PC12）、AD模型细胞及干预后AD模型细胞释放多巴胺的在线监测。

技术领域

本发明涉及一种用于在线监测神经细胞释放多巴胺的聚乳酸/纸杂交芯片，成功在聚乳酸/纸杂交芯片上建立了对照组、模型组、多奈哌齐干预组、干细胞接触液干预组及干细胞干预组，并采用差示脉冲伏安法检测各组神经细胞释放多巴胺水平，能够应用于疾病的早期诊治、药物疗效评价等领域。

背景技术

三维快速成型打印简称3D打印，又称增材制造，是指将需要的产品的三维模型文件通过3D打印设备进行分层离散处理，通过激光照射等方式将某些特定材料逐层叠加精确堆积，一次性成型制造成所需产品的技术，被誉为“第三次工业革命”的核心技术。与传统制造技术相比，3D打印不必事先制造模具，通过三维软件的设计所需产品，直接导入3D打印设备即可获得自己所需产品。3D打印材料种类繁多，尤其熔融材料价格低廉、生物相容性好，使得基于熔融沉积原理的3D打印普及度最高。由于3D打印同时具备可灵活设计产品构型、打印成本低、制作效率高且精密度好等特点，被广泛应用于实验室模型设计、模具制造、珠宝制作、牙科和医疗产业等领域。将3D打印与微型化、便携化、易加工处理的纸芯片结合，制作适用于三维细胞培养的微流控芯片模型引起本课题组的关注。

三维细胞培养技术是指将具有三维结构的不同材料作为载体来支撑细胞的生长，从而在体外实现共同培养。这样可以使细胞在载体的三维立体空间结构中生长、移动、繁殖，构成三维的细胞-载体复合物。体外的三维细胞培养相较于二维培养可以更大程度上模拟细胞的生长状态，提供细胞：体内相似的酸碱度、营养物质、生长因子等内环境，还可以充分展示细胞-细胞、细胞-基质间的相互作用。利用纸芯片作为细胞培养的载体，可借助纸纤维的毛细管作用吸取营养物质或排出代谢物。又因为纸芯片的纤维结构与人体内微环境非常相似，表面性质和纸基厚度方便调节，是理想的细胞培养材料。

在此研究基础上，本课题组结合3D打印技术与纸芯片技术设计制作了一种聚乳酸/纸杂交芯片用于三维细胞培养，并结合电化学传感技术，实现神经细胞释放多巴胺的在线检测。细胞分为五组，包括对照组，模型组、多奈哌齐干预组、干细胞接触液干预组和干细胞干预组。MTT结果显示，多奈哌齐与干细胞接触液均对Aβ_25-35引起的神经细胞损伤有保护作用。基于纸芯片的电化学检测结果与MTT结果相一致。纸芯片细胞共培养结果表明，MSC在一定程度上可保护PC12免受Aβ_25-35损伤。

本发明基于3D打印层层精确堆积、一次性成型和打印材料多元化的特点，利用生物相容性较好的聚乳酸材料制作微流控芯片模型，结合纸芯片来源广泛、方便携带、绿色环保及价格低廉等优势，构建了聚乳酸/纸杂交芯片用于神经细胞的三维培养及阿尔茨海默病细胞模型的构建。

发明内容

1.本发明的目的是提供一种用于在线监测神经细胞释放多巴胺的聚乳酸/纸杂交芯片。

2.本发明所述的聚乳酸/纸杂交芯片，以聚乳酸模型为细胞营养物质的传输通道，以滤纸和A4纸为细胞培养载体，成功实现细胞的三维培养。

3.本发明所述的聚乳酸/纸杂交芯片上神经细胞的培养，包括对照组、 模型组、多奈哌齐干预组、干细胞接触液干预组和干细胞干预组。

4.本发明的一种用于在线监测神经细胞释放多巴胺的聚乳酸/纸杂交芯片测定神经细胞释放多巴胺的过程，依序包括如下步骤 ：

（1）丝网印刷碳电极的修饰