[发明专利]生物培养芯片及其制备和应用

说明书

本发明提供了一种生物培养芯片，其包括：基质，所述基质由基质材料形成，所述基质材料具有约1.25‑1.75的平衡溶胀率；和微孔，所述微孔形成在所述基质的表面，并且所述微孔在所述基质的表面开口，其中，所述微孔限定出生物培养空间用于培养生物细胞材料。利用该生物培养芯片能有效实现单细胞培养。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体的，本发明涉及生物培养芯片及其制备和应用，更具体的，本发明涉及适于单细胞培养的生物培养芯片、用于制备该生物培养芯片的模板、制备该生物培养芯片的方法和利用该生物培养芯片进行细胞培养的方法。

背景技术

在当前的生物和医学研究中，首选的是进行细胞学试验对药物等进行检测，且多数情况下还是采用传统的细胞二维贴壁培养的方式进行，这与机体内真实的组织细胞的存在状态(三维状态且具有ECM环境)有本质的区别。生物体内的细胞是在三维的立体微环境中生长的，而二维细胞培养并不是细胞生长的天然状态，培养微环境与体内微环境差异太大，影响细胞的基因表达、信号转导等，导致所培养的细胞逐渐丧失其在生物体内的生物学特性及功能，失去研究及应用价值。而且二维细胞培养还有很多明显的缺陷，如细胞的分化不均一，不利于细胞分化研究所及其相关的研究；另外，二维培养时细胞数量较多，而其中有用细胞数目很难分选，且浪费试剂。

CN108102913A公开了基于软光刻技术的三维细胞培养芯片、其制备方法及应用。其中，基于软光刻技术的三维细胞培养芯片的制备方法，其特征在于包括：采用软光刻技术制作具有设定图案结构的掩模；以液态高分子化合物或高分子化合物溶液均匀覆盖所述掩模，并形成具有设定厚度的液层；使所述液层固化，之后移除掩模，获得印章，所述印章的印面具有设定立体结构；以所述印章的印面与修饰剂接触，使所述修饰剂以可脱离方式附着在所述印面上；以所述印面与选定基底表面接触，之后将所述印章从选定基底上移离，从而使至少部分修饰剂脱离所述印面而附着在所述选定基底表面并形成图纹结构，所述图纹结构包括由复数个图案组成的阵列，所述图案至少能够吸附单细胞，从而获得所述三维细胞培养芯片。

然而，目前的用于生物细胞材料培养的芯片仍有待进一步改进，不仅要适于单细胞的2D阵列和3D培养，还要适应复杂的细胞生物学功能检测，比如抗体分泌、生长因子分泌生物学功能检测等。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供了一种能够具有较好生物相容性、细胞培养介质相容性和机械张力至少之一优点的生物细胞培养芯片。

本发明是基于本发明人的下列发现而完成的：

发明人在对三维细胞培养芯片进行深入研究的过程中，现有的三维培养芯片在进行细胞培养或者生物材料的培养过程中，通常细胞难以展现在体内环境中的生物生理行为。为此，发明人进行了深入研究，意外地发现，现有的三维培养芯片的基质材料对细胞培养的效果尤其是单细胞分泌因子(包括抗体)的生物学功能实现有明显的负面影响。更进一步的，发现，现有的三维培养芯片中细胞与基质的接触的不同位置会存在与周围培养环境明显差异的情形，细胞的不同位置所获得的微环境又加大的差异和不均一性，例如在细胞与基质接触的位置，细胞无法接触充足的细胞外基质的支持。另外，现有的三维培养芯片大多采用硬质基质，因此，在细胞的培养过程中，硬质基质会对培养过程中的细胞形成一定的应力，从而影响细胞的生物行为。这些因素严重影响了单细胞因子或抗体分泌的能力和功能性检测。

为此，发明人对多种基质材料进行了优化和筛选，提出了本发明的用于生物材料培养的生物培养芯片。

在本发明的一个方面，本发明提出一种生物细胞培养芯片，根据本发明的实施例，该生物培养芯片包括：基质，所述基质由基质材料形成，所述基质材料具有约1.25-1.75的平衡溶胀率；和微孔，所述微孔形成在所述基质的表面，并且所述微孔在所述基质的表面开口，其中，所述微孔限定出生物培养空间用于培养生物细胞材料。