本發(fā)明涉及微流控芯片技術，具體涉及一種用于細胞間通訊信號分子原位監(jiān)測的雙層微流控芯片。

背景技術：

1、近年來，腫瘤微環(huán)境（tumor?microenvironment,?tme）因其在腫瘤免疫抑制、遠處轉移、局部耐藥和靶向治療應答等方面的重要作用而受到越來越多的關注。tme是一個高度復雜的系統(tǒng)，主要由腫瘤細胞、浸潤性免疫細胞（如巨噬細胞、樹突狀細胞和淋巴細胞）、癌相關基質細胞（如癌癥相關成纖維細胞cafs）、內皮細胞和脂肪細胞以及細胞外基質（ecm）和多種信號分子組成。癌癥的發(fā)展、轉移能力和對治療的反應不僅取決于癌細胞的特征，還取決于癌細胞與周圍復雜微環(huán)境的相互作用。腫瘤微環(huán)境中不同細胞之間通過直接的細胞相互作用或旁分泌、內分泌等釋放可溶信號因子等實現(xiàn)細胞間通訊。因此，對細胞間通訊機制的分析研究，不僅對于揭示疾病的發(fā)生、發(fā)展等機制有著重要的意義，而且對于疾病的診斷、防治和預后亦有著重要的作用。

2、微流控芯片在細胞間通訊研究方面的應用非常廣泛，相比于傳統(tǒng)的細胞共培養(yǎng)方式，微流控芯片可以通過細胞圖案化培養(yǎng)有效控制細胞的空間分布，并且芯片結構功能的不同設計可以實現(xiàn)控制液體流動、滲透、施加刺激或實現(xiàn)細胞通訊信號分子和代謝物的分離或集成。但是這種體外培養(yǎng)的方式，勢必會造成細胞通訊過程的信號分子在分離、消解、純化中丟失，很大程度上制約了細胞通訊研究的準確性。因此，能夠實現(xiàn)原位監(jiān)測，對于細胞間通訊機制研究至關重要。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)存上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于細胞間通訊信號分子原位監(jiān)測的雙層微流控芯片，可同時實現(xiàn)細胞共培養(yǎng)以及腫瘤微環(huán)境中細胞間通訊機制的原位研究。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

3、一種用于細胞間通訊信號分子原位監(jiān)測的雙層微流控芯片，特點是所述微流控芯片包括培養(yǎng)層、多孔聚碳酸酯膜、通道層以及玻璃基底，所述培養(yǎng)層上設有圓形細胞培養(yǎng)室、細胞入口以及細胞出口；所述多孔聚碳酸酯膜置于所述培養(yǎng)層下方，與所述培養(yǎng)層的圓形細胞培養(yǎng)室對應，通過pdms粘合封接；所述通道層上設有圓形細胞培養(yǎng)室、細胞入口、細胞出口以及樣品通道，通道層的細胞入口、細胞出口和圓形細胞培養(yǎng)室之間通過樣品通道連接，封接后的培養(yǎng)層圓形細胞培養(yǎng)室和通道層圓形細胞培養(yǎng)室位置相對應，封接后的培養(yǎng)層與通道層共用細胞入口與細胞出口，封接后的培養(yǎng)層和通道層通過固化封接，與所述玻璃基底進行氧等離子體鍵合。

4、進一步，所述芯片材料使用多孔透明的聚二甲基硅氧烷材料pdms；其中pdms單體與引發(fā)劑比例為10∶1；所述培養(yǎng)層采用pdms澆注方式制備，所述通道層采用pdms旋涂方式制備。

5、進一步，所述圓形細胞培養(yǎng)室的直徑為4~6?mm。

6、進一步，所述培養(yǎng)層高度為2~3?mm；所述通道層高度為45~55?μm。

7、進一步，所述通道層樣品通道的長度為8~10?mm，寬度為200~300?μm，高度為20~25μm。

8、進一步，所述細胞入口和細胞出口直徑為0.5~1?mm。

9、進一步，所述多孔聚碳酸酯膜的孔徑為1~10?μm；所述多孔聚碳酸酯膜孔徑的選擇在于能夠讓涉及細胞間通訊的小分子自由通過而細胞無法通過。

10、進一步，所述通道層樣品通道與圓形細胞培養(yǎng)室間設置喇叭狀通道連接，降低樣品流入培養(yǎng)區(qū)域流速，減少細胞剪切應力。

11、通過上述技術方案，本發(fā)明提供的一種用于細胞間通訊信號分子原位監(jiān)測的雙層微流控芯片，具有如下有益效果：

12、本發(fā)明提供的雙層微流控芯片首次創(chuàng)造性地與掃描電化學顯微鏡結合用于細胞間通訊信號分子的原位監(jiān)測。該雙層微流控芯片可實現(xiàn)多個細胞共培養(yǎng)，構成芯片上腫瘤微環(huán)境；該雙層微流控芯片通過封閉的微米級樣品通道可有效控制微流體和外加刺激條件，有效降低外部環(huán)境對細胞通訊過程和檢測過程的干擾；該雙層微流控芯片培養(yǎng)層采用開放式結構，易于與掃描電化學顯微鏡探針結合，目前已成功用于多種細胞間通訊信號分子的原位監(jiān)測。

技術特征：

1.一種用于細胞間通訊信號分子原位監(jiān)測的雙層微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片包括培養(yǎng)層、多孔聚碳酸酯膜、通道層以及玻璃基底，所述培養(yǎng)層上設有圓形細胞培養(yǎng)室、細胞入口以及細胞出口；所述多孔聚碳酸酯膜置于所述培養(yǎng)層下方，與所述培養(yǎng)層的圓形細胞培養(yǎng)室對應，通過pdms粘合封接；所述通道層上設有圓形細胞培養(yǎng)室、細胞入口、細胞出口以及樣品通道，通道層的細胞入口、細胞出口和圓形細胞培養(yǎng)室之間通過樣品通道連接，封接后的培養(yǎng)層圓形細胞培養(yǎng)室和通道層圓形細胞培養(yǎng)室位置相對應，封接后的培養(yǎng)層與通道層共用細胞入口與細胞出口，封接后的培養(yǎng)層和通道層通過固化封接，與所述玻璃基底進行氧等離子體鍵合。

2.根據(jù)權利要求1所述的用于細胞間通訊信號分子原位監(jiān)測的雙層微流控芯片，其特征在于，所述芯片材料使用多孔透明的聚二甲基硅氧烷材料pdms；其中pdms單體與引發(fā)劑比例為10∶1；所述培養(yǎng)層采用pdms澆注方式制備，所述通道層采用pdms旋涂方式制備。

3.根據(jù)權利要求1所述的用于細胞間通訊信號分子原位監(jiān)測的雙層微流控芯片，其特征在于，所述圓形細胞培養(yǎng)室的直徑為4~6?mm。

4.根據(jù)權利要求1所述的用于細胞間通訊信號分子原位監(jiān)測的雙層微流控芯片，其特征在于，所述培養(yǎng)層高度為2~3?mm；所述通道層高度為45~55?μm。

5.根據(jù)權利要求1所述的用于細胞間通訊信號分子原位監(jiān)測的雙層微流控芯片，其特征在于，所述通道層樣品通道的長度為8~10?mm，寬度為200~300?μm，高度為20~25?μm。

6.根據(jù)權利要求1所述的用于細胞間通訊信號分子原位監(jiān)測的雙層微流控芯片，其特征在于，所述細胞入口和細胞出口直徑為0.5~1?mm。

7.根據(jù)權利要求1所述的用于細胞間通訊信號分子原位監(jiān)測的雙層微流控芯片，其特征在于，所述多孔聚碳酸酯膜的孔徑為1~10?μm；所述多孔聚碳酸酯膜孔徑的選擇在于能夠讓涉及細胞間通訊的小分子自由通過而細胞無法通過。

8.根據(jù)權利要求1所述的用于細胞間通訊信號分子原位監(jiān)測的雙層微流控芯片，其特征在于，所述通道層樣品通道與圓形細胞培養(yǎng)室間設置喇叭狀通道連接，降低樣品流入培養(yǎng)區(qū)域流速，減少細胞剪切應力。

技術總結
本發(fā)明公開了一種用于細胞間通訊信號分子原位監(jiān)測的雙層微流控芯片，該雙層微流控芯片包括培養(yǎng)層、多孔聚碳酸酯膜、通道層以及玻璃基底，所述多孔聚碳酸酯膜置于所述培養(yǎng)層下方，與所述培養(yǎng)層通過PDMS粘合封接，封接后的培養(yǎng)層和所述通道層通過固化封接，與所述玻璃基底進行氧等離子體鍵合。通過在所述雙層微流控芯片的上下細胞培養(yǎng)室分別接種細胞，實現(xiàn)細胞共培養(yǎng)，構成芯片上腫瘤微環(huán)境，細胞間物質分子充分交換，實現(xiàn)細胞間通訊信號分子的原位監(jiān)測。本發(fā)明的雙層微流控芯片通過封閉的微米級樣品通道可有效控制微流體和外加刺激條件，降低外部環(huán)境對細胞通訊過程和檢測過程的干擾。

技術研發(fā)人員：張帆,鹿宇麒,葛昱汐,涂鳳,王清江
受保護的技術使用者：華東師范大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6