[发明专利]一种基于微流控芯片的肌肉模型的构建方法

说明书

本发明提供一种基于微流控芯片的肌肉模型的建立方法。该微流控芯片主要由细胞悬液入口、细胞培养室、细胞固定锚点、空气连通口以及储液池构成，其中储液池和细胞培养室交界处有小柱形状的连通处，可用于物质传输。肌肉模型的建立方法，按照以下步骤进行：(1)肌肉细胞的二维培养；(2)芯片的修饰；(3)芯片内细胞的接种与培养；(4)肌肉模型的建立。该模型可用于观察芯片内细胞活性考察及功能变化的表征以及用于药物毒性评价。

技术领域

本发明属于微流控技术应用到组织仿生以检测细胞生物学研究的技术领域，具体设计一种基于微流控芯片的肌肉模型的构建方法。

背景技术

肌肉细胞是人体中最丰富的细胞类型。肌肉的主要功能是产生力量。然而，当肌肉受损或患病时，正常功能就会受到损害。有许多肌肉骨骼疾病，组织工程师正在努力更好地了解，并寻求新的和改进的治疗方法。肌肉的许多研究都是在二维细胞培养中进行的，但在这种情况下缺乏许多生理条件，因此无法很好地在二维培养和体内工作之间进行转换。因此，体外模型在最近几年得到了广泛的探索。体外模型与二维培养模型一样具有高通量分析的优势，但还具有模仿体内物理化学线索的额外优势。

近年来，微流体领域取得了重大进展。高度复杂的微制造技术为复杂的体外模型的开发铺平了道路，该模型能够整合和测量多种细胞类型在单一系统中相互作用的实时响应。芯片上的肌肉技术得到了极大的改进，成为许多肌肉疾病的药物筛选平台，如肌营养不良、肌腱病变、纤维肌痛、线粒体肌病和重症肌无力。微流控肌肉芯片模型的建立使研究人员更好地了解疾病病理学和为肌肉疾病提供高通量筛选疗法方面的力量。

发明内容

本发明的目的在提供一种微流控芯片，以及基于微流控芯片的三维肌肉模型的建立方法，并应用于药物评价。

一种微流控芯片，该微流控芯片由上下两层芯片材料不可逆封接而成，上层芯片材料为带有腔室和通道的可透光透气的PDMS聚合物，其上具有覆盖基底表面图案的腔室以及通道；下层芯片材料为载玻片。

该微流控芯片上层芯片主要包括细胞悬液入口1、细胞培养室2、细胞固定锚点3、空气连通口4以及储液池5，其中储液池5和细胞培养室2交界处有小柱形状的连通处6，可用于应用物质传输。结构如图1和图2所述。

上层芯片材料经等离子体处理30-60s不可逆封接于下层材料上，上层芯片的细胞培养室覆盖基底带有结构的区域。

所有通道的高度300-400um。

一种基于微流控芯片的肌肉模型的建立方法,按照以下步骤进行:

(1)小鼠骨骼肌的二维培养

小鼠骨骼肌成肌细胞(C2C12)在DMEM培养基(4.5g/L D-葡萄糖，110mg/L丙酮酸钠)补充了10％(v/v)胎牛血清，1％(v/v)青霉素-链霉素，在37℃、5％的二氧化碳条件下培养。细胞密度达到70～80％时，使用0.2％(v/v)胰蛋白酶消化备用。

(2)芯片的修饰

将芯片细胞悬液入口(1)和细胞培养室(2)使用4％(w/v)Pluronic F-127浸润1h，用蒸馏水冲洗3～5次，80℃烘箱烘干备用；

(3)芯片内细胞的接种与培养

胶原细胞悬液：C2C12细胞以一定细胞密度分布于胶原中(I collagen gel(2.4mg/ml)and 10％Matrigel)。芯片进行预冷，将细胞胶原混合物从细胞悬液入口注入芯片，37℃静置30min，在两侧储液池中加入0.5ml基础培养基(H-DMEM,10％胎牛血清，1％青霉素-链霉素)。

(4)肌肉模型的建立