[发明专利]一种模拟滤过泡的微流控细胞培养装置及其应用

说明书

本发明提供了一种模拟滤过泡的微流控细胞培养装置及其应用，所述模拟滤过泡的微流控细胞培养装置自上而下包括盖板、细胞培养主体和含有微通道的刻槽底板；所述细胞培养主体中含有底部平坦的半弧形穹顶状隆起的细胞培养腔；所述刻槽底板上刻有流入通道、流出通道和汇总流出通道。本发明还提供了所述模拟滤过泡的微流控细胞培养装置的使用方法。本发明所述的模拟滤过泡的微流控细胞培养装置模拟了滤过泡的生物形态以及房水在眼内的单向、动态流动过程，可以在接近自然生理状态下培养细胞并研究其功能，对相关疾病的研究具有重要的意义。

技术领域

本发明属于细胞体外培养装置技术领域，尤其涉及一种模拟滤过泡的微流控细胞培养装置及其应用。

背景技术

青光眼是全球范围内发病率排名第一的不可逆性致盲性眼病，其发病机制表现为病理性高眼压对视神经造成损害。自20世纪60年代以来，小梁切除术被广泛应用于治疗青光眼，成为降低眼内压的有效方式，也是抗青光眼手术治疗的金标准。

小梁切除术旨在通过切除部分小梁网组织，将眼内的房水适当地引流至巩膜池，从而降低病理性高眼内压，最终房水在筋膜组织和巩膜组织之间集聚形成滤过泡。滤过泡内的房水经由血管系统和淋巴管系统回流至全身。小梁切除术后的滤过泡形态如图1所示。其中，a图为眼前节通过拍摄(Canon)获得的滤过泡图片，可以看到位于角膜上方呈泡性隆起结构；b图为眼前节通过光学相干断层扫描(Optovue，6×6-mm HD Angio Retinaprotocol)获得的滤过泡截面图片，其形态为一个隆起的近似于半圆形的结构。

小梁切除术后形成的滤过泡是容纳眼内过多房水的主要空间，而瘢痕化是导致滤过泡功能丧失、引起手术失败的最主要原因。因此，术后滤过泡功能维护的研究，一直是青光眼医生的重要工作。

目前，对于这一领域的研究主要集中在体内水平，通过构建小梁切除手术形成滤过泡的动物模型。在细胞水平上，选择2D培养也难以反映滤过泡的功能，难以实现对滤过泡的模拟。房水由眼内到达滤过泡再进入循环系统是一个动态的过程，常规静止的体外2D细胞培养既无法模拟立体滤过泡中的流体场，又无法实现培养液的微流控循环。

压力和细胞外基质硬度是影响细胞功能的重要因素。随着术后眼内压的波动，对眼内外细胞的功能都产生了不同程度的影响。近十余年来，组织工程学开始关注细胞外基质硬度对细胞功能的影响，涉及的机制甚是复杂。一方面，细胞外基质能够提供化学和机械信号来影响细胞行为，细胞通过不同的传感器将这些信号转化为化学刺激，进而调节细胞功能，是创伤组织修复、重建和愈合的关键因素；另一方面，病变组织所表现的机械特性的改变可以导致正常细胞功能的损害。随着滤过泡瘢痕化进展，瘢痕组织与硬度密切相关，细胞功能和细胞外基质硬度必然有明显的交互作用。

因此，如何提供一种可以动态模拟滤过泡功能以及调节细胞外基质硬度的细胞培养装置，已成为亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足和实际需求，本发明提供一种模拟滤过泡的微流控细胞培养装置及其应用，其可以模拟房水由眼内进入滤过泡回流进血管淋巴管的动态环境，并可以通过调节细胞培养条件以及细胞外基质硬度，探究不同的培养条件对细胞的功能以及生理状态的影响。

为达此目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种模拟滤过泡的微流控细胞培养装置，所述模拟滤过泡的微流控细胞培养装置自上而下包括盖板、细胞培养主体和含有微通道的刻槽底板；

所述细胞培养主体中含有底部平坦的半弧形穹顶状隆起的细胞培养腔；

所述刻槽底板上刻有流入通道、流出通道和汇总流出通道。