[发明专利]利用微阵列深井培养高通量类器官的装置和方法

说明书

本公开涉及一种利用微阵列深井培养高通量类器官的装置和方法。该装置包括细胞培养基底、聚二甲基硅氧烷微阵列深井微流控芯片和微流体控制系统，其中细胞培养基底粘合于所述聚二甲基硅氧烷微阵列深井微流控芯片之下，聚二甲基硅氧烷微阵列深井微流控芯片粘合于所述微流体控制系统之下，同时粘合于所述细胞培养基底之上，微流体控制系统粘合于所述聚二甲基硅氧烷微阵列深井微流控芯片之上。本公开提供的利用微阵列深井培养高通量类器官的装置和方法，采用包括细胞培养基底、聚二甲基硅氧烷微阵列深井微流控芯片和微流体控制系统的装置，结构简单，操作方便可控，克服了由于操作过程的不可控性，类器官的大小很难均一的缺点。

技术领域

本公开涉及类器官体外培养及分析技术领域，具体涉及一种利用微阵列深井培养高通量类器官的装置和方法。

背景技术

类器官是从干细胞或祖细胞产生的三维组织结构，可以在细胞的类型、组织结构和功能方面模拟相应的体内器官。类器官一般采用二维细胞培养方法进行培养，二维细胞培养方法可以良好的控制同源细胞的生长环境，方便显微镜分析和观察培养基变化，并可以维持大多数细胞类型的细胞增殖。二维细胞培养方法为人类对于细胞的研究提供了大量的理论依据和实验数据。

但是，组织器官中大多数细胞为三维结构，它们通过细胞与细胞之间、细胞与细胞外基质的紧密相互作用而产生生理功能，而传统的二维细胞培养技术系统不能复制这些生物学特征，而与传统的二维细胞培养相比，三维培养的类器官不仅可以混合多种细胞，在细胞种类上和体内相似，而且模仿了细胞间物理联系，形成了更加真实的细胞间生物通信。

类器官内不同的细胞的分化与内部结构自组装的重排，描述了其在生长过程早期器官发育的分子和细胞阶段。这些特征使类器官成为体外实验的强大模型，类器官的研究为疾病建模、药物开发和筛选、精准医疗以及了解器官发生提供了巨大的机会。但是目前关于类器官的研究仅存在于小规模的实验室中，且多用于器官发育过程的探究，并不能大规模的应用。由于其制备过程不可控制，制备得到类器官大小和形态不均一，导致实验的重复性较差。这些不可控因素导致了类器官技术很难应用于疾病建模、药物开发和筛选、个性化药物中去。

现有的方法是由荷兰科学家Hans Clever提出的，在24或6孔板上，利用基质胶Matrigel Matrix包裹的原代小肠细胞，能够在体外成功的培养出具有器官结构特征的组织。利用这种方法，能够在体外进行肠、肝脏、大脑等类器官。但是由于操作过程的不可控性，类器官的大小很难均一，并且各个孔板中类器官的数目并不一致。更重要的是，利用这种方法，每孔中的类器官生成效率一般都很低，虽然培养出的类器官组织数目足够应用于了解器官的发生，但是远远不能够满足临床上的需求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了克服以上种种问题，本公开提供了一种利用微阵列深井培养高通量类器官的装置和方法，以利用微阵列深井来解决现有类器官体外培养大小不均一、严重依赖操作技术和类器官形成效率低等问题。

(二)技术方案

为达到上述目的，本公开采用的技术方案如下：

根据本公开的一个方面，提供了一种利用微阵列深井培养高通量类器官的装置，该装置包括细胞培养基底、聚二甲基硅氧烷微阵列深井微流控芯片和微流体控制系统，其中：所述细胞培养基底，粘合于所述聚二甲基硅氧烷微阵列深井微流控芯片之下，用于安置所述聚二甲基硅氧烷微阵列深井微流控芯片；所述聚二甲基硅氧烷微阵列深井微流控芯片，粘合于所述微流体控制系统之下，同时粘合于所述细胞培养基底之上，所述聚二甲基硅氧烷微阵列深井微流控芯片中的微井阵列与所述微流体控制系统相连通，用于实现与所述微流体控制系统的管道中的物质进行交换；所述微流体控制系统，粘合于所述聚二甲基硅氧烷微阵列深井微流控芯片之上，所述微流体控制系统中的微流体管道与所述聚二甲基硅氧烷微阵列深井微流控芯片相连通，在进行物质交换的同时对微流体进行控制。