基于表面微结构的细胞培养芯片设计及实验研究
发布时间：2021-07-13 11:25
生物体内存在多种高度有序排布的微结构,细胞、组织和器官所特有的生物功能与微结构的形貌密不可分,因此模拟人体微环境开展细胞离体培养是药物筛选和体外病理研究等的重要基础。目前,细胞离体培养主要的培养方式分为二维培养和三维培养两种。二维培养方式操作简单,但无法真实体现细胞在体内的生物学特性和功能。三维培养细胞技术是指利用细胞外基质形成的细胞生长支架,使得细胞在三维结构中迁移、生长,并分化产生一定的三维组织结构,可以很大程度地模拟细胞在体内的微环境。基于此,本论文结合国家重点实验室开放基金项目“生物功能材料微结构的三维打印技术研究”（项目编号GZKF-201513）,开展了基于生物功能材料的表面微结构新型制造方法、基于表面微结构的细胞培养芯片设计及相关实验研究,实现了细胞动态培养的同时对细胞进行排布。论文研究工作将为仿生离体细胞培养芯片的结构设计提供全新的设计思路,对生物功能材料基仿生表面微结构的制造与实验研究均具有指导意义,为个性化药物筛选和体外病理研究等组织工程和医学领域提供技术支撑。第1章,阐述了本论文研究的背景与意义,综述了当前国内外在细胞培养芯片结构设计、表面微结构制造方法等相关技术...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１肝脏微结构示意图图１．２体外模拟肝小叶组织结构ｗ??
??双层ＰＤＭＳ微流控芯片，整个系统如图１．３（ｃ）所示，中间是一层多孔薄膜，薄膜上层用于??培养肺的上皮细胞，下层用于培养内皮细胞，旁边的真空腔室可以带动中间薄膜伸缩，在??培养过程中，薄膜上层通空气，薄膜下层通培养基，以此模拟人体肺泡细胞微环境。Ｙａｍａｚｏｅ??等［１（）］利用微流体的层流效应，对微流控芯片中的通道进行了分区域修饰，实现了细胞图案??化培养，如图１．３（ｄ）所示。??７?ｊ?＊?＼?ｆ?ｆ?ＪＨＫ＼?１??＊＾＾＊＊＊＿?＊■?ＣａＭＣｕｔｕｔｎ?Ｖ?ＰＯｔＳ?Ｏｍｍｍｍｍ?ａ？?ＣｏＷｐ—?Ｂ？＞ｍＭ??＾?ｕ?隱］■??（ａ）?（ｂ）??；?１?Ｕ｝?洲?ｍ?非粘附区??ｉ＿Ｅｒｄ！＾＾ｒｒ＾ｉ＞?－－―￣％?ＸＴ?撕、】Ｉ附区??無，，是??＾?；：／?ｊ?Ｐ?域??纖调８?２卜耄??（ｃ）?（（Ｉ）??图１．３微流控芯片上的细胞二维培养：（ａ）静态二维培养内皮细胞Ｉ７Ｉ；?（ｂ）静态二维培养肝细胞ＩＳ１；??（ｃ）动态二维培养肺上皮细胞和内皮细胞Ｉ％?（ｄ）芯片内细胞图案化培养ＩＷ??１．２．２细胞三维培养??二维培养虽然操作简单，但是细胞在体内处于三维的生长状态，二维培养条件下细胞??生长状态与生物体内实际情况不同，因此无法准确反应细胞在体内的生长状况；此外，细??胞在二维培养条件下容易受到培养基的剪切力影响
１．４（ａ）所示，包含了?６４个细胞培养微孔阵列，将乳腺癌细胞用海藻酸钠水凝胶进行包裹后，??进行持续灌流培养，实验结果显示，乳腺癌细胞在水凝胶微球中增殖形成了类组织结构；??Ｗｏｎｇ等［２５］设计了一个筒单的细胞培养芯片，如图１．４（ｂ）所示，利用层流效应实现了基质??胶包裹多种细胞，进行三维培养，当多股液体同时通入一个通道时，液体会倾向于平行前??进，而不会产生对流或者湍流，相互之间通过扩散作用进行物质交换，以此来研究不同细??胞共生的相互作用。??（ａ）??＾?閉｜｜??一，ＢＩｍＩ?＾??｜?麵??图１．４基于水凝肢包裹的细胞三维培养：（ａ）水凝肢包裹乳腺癌细胞灌流培养Ｉ２＇?（ｂ）基质胶包??裹多种细胞进行动态培养１２５１??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]微流控芯片上的肿瘤组织微阵列构建[J]. 王伟鑫,刘未平,吴斌,梁广铁,刘大渔. 分析化学. 2015(05)
[2]激光光刻技术的研究与发展[J]. 邓常猛,耿永友,吴谊群. 红外与激光工程. 2012(05)
[3]微流控技术对细胞微环境的模拟及应用研究[J]. 戴小珍,蔡绍皙,蒋稼欢,麻开旺. 生物物理学报. 2010(03)
[4]芯片上的实验室——评《图解微流控芯片实验室》[J]. 罗国安. 科学通报. 2008(21)
[5]动物细胞培养及微载体技术研究进展[J]. 刘轶,朱国强. 吉林农业大学学报. 2007(02)
[6]组织工程肌腱修复陈旧性跟腱断裂伴缺损的疗效观察[J]. 李箭,杨志明,解慧琪,陈刚,黄富国,项舟,岑石强. 中国修复重建外科杂志. 2005(08)
[7]微流控芯片硅阳模的加工[J]. 叶美英,殷学锋,方肇伦. 微细加工技术. 2004(03)
本文编号：3281972
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１肝脏微结构示意图图１．２体外模拟肝小叶组织结构ｗ??
??双层ＰＤＭＳ微流控芯片，整个系统如图１．３（ｃ）所示，中间是一层多孔薄膜，薄膜上层用于??培养肺的上皮细胞，下层用于培养内皮细胞，旁边的真空腔室可以带动中间薄膜伸缩，在??培养过程中，薄膜上层通空气，薄膜下层通培养基，以此模拟人体肺泡细胞微环境。Ｙａｍａｚｏｅ??等［１（）］利用微流体的层流效应，对微流控芯片中的通道进行了分区域修饰，实现了细胞图案??化培养，如图１．３（ｄ）所示。??７?ｊ?＊?＼?ｆ?ｆ?ＪＨＫ＼?１??＊＾＾＊＊＊＿?＊■?ＣａＭＣｕｔｕｔｎ?Ｖ?ＰＯｔＳ?Ｏｍｍｍｍｍ?ａ？?ＣｏＷｐ—?Ｂ？＞ｍＭ??＾?ｕ?隱］■??（ａ）?（ｂ）??；?１?Ｕ｝?洲?ｍ?非粘附区??ｉ＿Ｅｒｄ！＾＾ｒｒ＾ｉ＞?－－―￣％?ＸＴ?撕、】Ｉ附区??無，，是??＾?；：／?ｊ?Ｐ?域??纖调８?２卜耄??（ｃ）?（（Ｉ）??图１．３微流控芯片上的细胞二维培养：（ａ）静态二维培养内皮细胞Ｉ７Ｉ；?（ｂ）静态二维培养肝细胞ＩＳ１；??（ｃ）动态二维培养肺上皮细胞和内皮细胞Ｉ％?（ｄ）芯片内细胞图案化培养ＩＷ??１．２．２细胞三维培养??二维培养虽然操作简单，但是细胞在体内处于三维的生长状态，二维培养条件下细胞??生长状态与生物体内实际情况不同，因此无法准确反应细胞在体内的生长状况；此外，细??胞在二维培养条件下容易受到培养基的剪切力影响
１．４（ａ）所示，包含了?６４个细胞培养微孔阵列，将乳腺癌细胞用海藻酸钠水凝胶进行包裹后，??进行持续灌流培养，实验结果显示，乳腺癌细胞在水凝胶微球中增殖形成了类组织结构；??Ｗｏｎｇ等［２５］设计了一个筒单的细胞培养芯片，如图１．４（ｂ）所示，利用层流效应实现了基质??胶包裹多种细胞，进行三维培养，当多股液体同时通入一个通道时，液体会倾向于平行前??进，而不会产生对流或者湍流，相互之间通过扩散作用进行物质交换，以此来研究不同细??胞共生的相互作用。??（ａ）??＾?閉｜｜??一，ＢＩｍＩ?＾??｜?麵??图１．４基于水凝肢包裹的细胞三维培养：（ａ）水凝肢包裹乳腺癌细胞灌流培养Ｉ２＇?（ｂ）基质胶包??裹多种细胞进行动态培养１２５１??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]微流控芯片上的肿瘤组织微阵列构建[J]. 王伟鑫,刘未平,吴斌,梁广铁,刘大渔. 分析化学. 2015(05)
[2]激光光刻技术的研究与发展[J]. 邓常猛,耿永友,吴谊群. 红外与激光工程. 2012(05)
[3]微流控技术对细胞微环境的模拟及应用研究[J]. 戴小珍,蔡绍皙,蒋稼欢,麻开旺. 生物物理学报. 2010(03)
[4]芯片上的实验室——评《图解微流控芯片实验室》[J]. 罗国安. 科学通报. 2008(21)
[5]动物细胞培养及微载体技术研究进展[J]. 刘轶,朱国强. 吉林农业大学学报. 2007(02)
[6]组织工程肌腱修复陈旧性跟腱断裂伴缺损的疗效观察[J]. 李箭,杨志明,解慧琪,陈刚,黄富国,项舟,岑石强. 中国修复重建外科杂志. 2005(08)
[7]微流控芯片硅阳模的加工[J]. 叶美英,殷学锋,方肇伦. 微细加工技术. 2004(03)
本文编号：3281972
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