[发明专利]一种三维细胞聚集培养方法

说明书

本发明提供了一种三维细胞聚集培养方法，该方法采用具有倾斜侧壁的凹陷结构的PDMS芯片内，按照以下步骤进行：(1)将不同种类的细胞按照10⁵‑10⁶个/毫升的细胞浓度接种在带有凹陷结构的芯片上，(2)加入培养基继续培养12‑24小时后，细胞会聚集在凹陷结构底部形成细胞团，(3)通过芯片形成的细胞团可以继续在芯片上培养，或取出后再另行培养。在倾斜侧壁产生的机械力与重力的共同作用下，细胞聚集在凹陷结构的底部，自组装形成三维细胞球。该方法为细胞提供了一个具有物理机械力的三维环境，有利于多种细胞类型自组装形成三维聚集体。同时，该方法减少了细胞球与底部的接触面积，更有利于营养物质的充分交换，维持细胞球的活性和功能。

技术领域

本发明属于细胞生物学与组织工程领域，具体涉及一种三维细胞聚集培养方法。

背景技术

随着细胞生物学与组织工程学的发展，细胞三维培养技术正逐渐取代传统二维细胞培养技术。目前，多种类型的细胞都有较强的自组装能力，比如多潜能干细胞、肿瘤细胞、组织细胞等。三维细胞球是由多种细胞自组装形成的三维聚集体，更接近体内组织细胞的结构形态并且更有利于其功能机制的研究。因此，三维细胞球可以被用于众多生物学以及生物医学领域的研究中，例如：发育学、病理学、药理学、癌症治疗等。

现有三维细胞聚集培养方法主要有悬滴法、悬浮培养、液滴法等，通过这些方法制备的细胞球的可控性与重复性较差。相比之下，通过具有凹陷结构的芯片进行细胞聚集培养可以实现高通量以及较高的可控性与重复性。

目前，大部分的具有凹陷结构的芯片具有垂直的侧壁，在重力作用下细胞沉降在凹陷结构底部进行聚集。然而这种凹陷结构在一定程度上不利于促进细胞聚集成团。由于细胞团直接接触凹陷结构底部导致细胞团不能充分接触营养物质和氧气，大部分死细胞会聚集在侧壁及底部，进一步影响细胞球的活性和功能。为此，本发明利用了一种带有倾斜侧壁的凹陷结构芯片进行细胞聚集培养。倾斜侧壁对细胞产生一定的物理机械力，在与重力的共同作用下有助于促进细胞球的形成。同时，这种三维结构减少了细胞球与底部接触面积，维持了细胞球较好的活性和功能。

发明内容

本发明提供一种三维细胞聚集培养的方法，该方法主要通过将细胞接种于具有倾斜侧壁的凹陷结构的芯片上。接种后的细胞在倾斜侧壁和重力的作用下聚集在凹陷结构的底部，进而自组装形成三维细胞球。该方法适用于多种细胞类型，例如：干细胞、肿瘤细胞、组织细胞等。通过本发明制备的三维细胞球可以形成拟胚体、癌细胞球等功能化的组织结构，可以用于多种生物学以及生物医学领域的应用研究。

一种三维细胞聚集培养方法，采用具有倾斜侧壁的凹陷结构的PDMS芯片内，按照以下步骤进行：

(1)将不同种类的细胞按照10⁵-10⁶个/毫升的细胞浓度接种在带有凹陷结构的芯片上，

(2)加入培养基继续培养12-24小时后，细胞会聚集在凹陷结构底部形成细胞团，如图1，

(3)通过芯片形成的细胞团可以继续在芯片上培养，或取出后再另行培养。

所述的凹陷结构的PDMS芯片为“金字塔”样三维细胞聚集培养芯片。

所述“金字塔”样三维细胞聚集培养芯片为凹陷阵列结构的芯片，所述的凹陷为反金字塔结构，该芯片利用倾斜曝光的软光刻技术制备出具有“金字塔”样结构的模板，再利用该模板制备出聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片，在利用软光刻进行紫外曝光的时候，将曝光平台改为可以调节倾斜角度以及可以自由旋转的平台。

步骤(1)中所述的细胞为干细胞、肿瘤细胞、组织细胞及其他细胞。