[发明专利]一种用于单细胞配对的双液核水凝胶微囊制备方法

说明书

本发明提供了一种用于单细胞配对的双液核水凝胶微囊制备方法。该方法包括微流控芯片的制备、体系材料的选择、双液核水凝胶微囊合成及细胞配对、细胞的3D培养等。本发明利用微流控技术一部步形成负载细胞的双液核水凝胶微囊，体系简单、灵活、生物相容性好，基于双水相体系良好的生物相容性及微流控技术的精确可控性，该方法在体外3D组织构建方面具有极大的应用价值。

技术领域

本发明涉及微流控技术、生物材料、组织工程等领域，具体涉及一种用于单细胞配对的双液核水凝胶微囊制备方法。

背景技术

人体组织是由不同的种类的细胞组成的，细胞间以直接或者间接接触的方式组装和相互作用，以实现组织特有的功能。细胞之间通过生化信号来调节彼此的行为，对于体外共培养不同种类细胞，探究细胞间的信号通路及相互作用是一大热点。传统的块状水凝胶共培养方法即将不同种类的细胞直接共混或者是空间组装的方式集中在块状水凝胶材料中，这种方式不能实现不同的细胞的精确控制和组装，在小尺度上很难构建复杂的组织结构，对于细胞间相互作用信号通路的研究存在局限性。

微流控技术以其独特的优势(体积小、精确可控)在组织工程领域占据优势。通过微流控芯片设计，可实现细胞间分区化，利用微流体可模拟体内血液流体循环的操作等来模拟细胞微环境。多液核水凝胶是研究不同类型细胞配对的一种方式。因水凝胶固有的微孔隙、生物相容性以及与天然细胞外基质的相似性质，使它们能够通过生物物理和生物化学信号线索调控细胞行为。多液核水凝胶微囊的制备方法为乳化聚合的方式，涉及溶剂挥发和温度调控等严酷的凝胶化过程，这就降低了细胞的生物活性，不同细胞间的配对的效率和精度度，组装细胞在单细胞水平上的差异。一种能够以可控和生物相容的方式实现单细胞封装和配对的技术，对于研究细胞间的调控信号线索具有很高的价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于双水相体系结合微流控技术制备双液核水凝胶微囊的平台，致力于发展一种用于单细胞配对的双液核水凝胶微囊制备方法。

本发明一种用于单细胞配对的双液核水凝胶微囊制备方法，所形成多液核水凝胶微囊的核均为水溶液，壳为水凝胶。

一种用于单细胞配对的双液核水凝胶微囊制备方法，本方法采用微流控技术和双水相体系，通过微流控芯片的制备、体系材料的选择、双液核水凝胶微囊合成及细胞配对步骤，一步形成负载细胞的双液核水凝胶微囊；其中所形成双液核水凝胶微囊的核均为水溶液，壳为水凝胶。

微流控芯片的制备具体如下：

该芯片利用常规软光刻的方法制成，由芯片上层、芯片中间层和芯片下层键合而成的三层PDMS芯片；其中，所述芯片上层主要由核流体入口3，壳流体入口2，连续相入口1，核流体分流口4，壳流体分流口5组成；芯片中间层主要由连续相入口6，连续相通道11，核流体入口9，壳流体入口7，核通道10，壳通道8，层流通道12，主通道13和反应通道14，流体出口15组成；芯片下层是没有结构的白板；

所述芯片上层的核流体分流口4与芯片中间层的核流体入口9相通；

所述芯片上层的壳流体分流口5与芯片中间层的壳流体入口7相通；

所述芯片上层的连续相入口1与芯片中间层的连续相入口6相通。

核流体从核流体入口3分别通过核流体分流口4进入核流体入口9，经过核通道10流入层流通道12；壳流体从壳流体入口2分别通过壳流体分流口5，经过芯片中间层的壳流体入口7，进入壳通道8，最终流入层流通道12；连续流从连续相入口1通过中间层连续相入口6经连续相通道11流入主通道13；核流体，壳流体，连续流体最终均通过通道13和反应通道14，制备的双液核水凝胶微囊从流体出口15流出并收集。

所述双水相体系的构建如下：