一种适用于3D细胞球的药物测试孔板的制作方法

一种适用于3d细胞球的药物测试孔板
技术领域
1.本实用新型属于生物医用材料领域，更具体地说，它涉及一种适用于3d细胞球的药物测试孔板。


背景技术：

2.体外细胞培养试验是预测化疗药物敏感性最为可靠的手段之一。借助于细胞水平的药物测试可以验证潜在药物组合有效性，以达到最大疗效和最小副作用。由于肿瘤对抗癌药物的反应与微环境密切相关，细致模仿肿瘤微环境是获得准确的药物反应信息的关键。
3.人体中的绝大多数细胞生活在三维的环境中，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获得各种生化和机械信号而产生生理功能，维持其正常的生理活动。而且研究表明细胞与细胞外基质以及细胞与细胞之间的相互作用对于调控细胞的迁移、增殖和分化有重要的作用。
4.二维单层细胞培养难以真实体现细胞在体内的生存环境，缺乏类似的信号传递，无法有效地模拟体内细胞的微环境，与体内存在不可忽略的差异。三维培养在细胞种类上和体内相似，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。
5.因此，和单层细胞相比，3d细胞能更好地模拟体内细胞的微环境，更能接近细胞在体内的生长状态，其在基因及功能表达等诸多方面更接近于实际情况，同时使培养的细胞具有更真实的功能。利用3d细胞培养形成的肿瘤细胞球进行药物测试，可以获得与体内相关性更好的结果。
6.人体包含了流体运输和分子扩散，以及纳米颗粒运输，细胞有其内部自我循环并与培养环境同时交换。现有的实验用培养板或培养芯片，很难做到类人体式的微流循环控制，在细胞巢的半封闭空间中，尽管细胞可以在细胞巢中建立其微环境，但它们还需要与培养环境交换物质，这种微流控需要达十分准确精细的控制，交换太快会破坏细胞产生的微环境，而交换太慢会失去营养的支持。
7.现有孔板所需操作步骤极为繁琐，中间进行加液换液操作，以及后期的细胞活性检测，所有涉及加样取样的步骤均是逐孔完成，通过人工在多孔板中进行，需要大量的移液操作，费时费力，无法应用于药物的高通量筛选。而且体内和体外细胞微环境之间的差异阻碍了生命科学研究和药物开发。


技术实现要素：

8.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的提供一种适用于3d细胞球的药物测试孔板，便于聚集细胞，可用于3d细胞球的培养和观察、图像摄取，适用于全波长酶标仪的直接测读，实现高通量筛选。同时在孔板上设置流道，采用微流控技术在实现培养环境与培养环境独立的情况下，控制细胞培养环境内的缓慢流体交换，模拟更真实的细胞微环境，在利用细胞球进行药物测试，可以获得与体内相关性更好的结果。
9.为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
10.一种适用于3d细胞球的药物测试孔板,包括一基板，基板上间隔设置了多个测试孔，测试孔在所述基板上呈阵列分布，测试孔包含侧壁，侧壁孔和底部，基板设置有一条或一条以上流道，测试孔通过侧壁孔与邻近的所述流道连通，每一条流道上设置驱动流道内液体运动的驱动装置。
11.进一步地，基板设置有两条或两条以上的流道，不同流道间不连通，流道将基板分隔成两个或两个以上独立的区域，测试孔通过侧壁孔与所在区域的流道连通，每一条流道上设置驱动流道内液体运动的驱动装置。由于同一测试孔板上具有两个及两个以上的独立区域，实验人员往往会基于实验目的设计正交实验，其可根据需求选用具有一定数量独立区域的测试孔板，在同一测试孔板上即可同时进行多组不同测试变量的平行实验，减少逐孔进样的繁琐操作，也可以进一步减少引入测试变量之外的差异干扰测试结果。
12.进一步地，驱动装置为设置在流道内的运动子，及设置在流道外驱动部件，通过流道外的驱动部件可驱动运动子滚动或振动，既能提供驱动流道内流体循环，又能不与外部环境接触。对于驱动装置的尺寸，要求达到能在流道内滚动或振动的目的。
13.进一步地，侧壁孔为喇叭形，沿所述流道到测试孔方向侧壁孔的孔径逐渐减小。流体进入测试孔过程中流速增大，控制细胞球周围微环境的流动速度。
14.进一步地，底部包含至少一个凹面，底部为凹陷结构，便于聚集细胞，利于细胞成球培养及观察。
15.进一步地，底部是透明的，便于细胞观察和图像摄取。
16.进一步地底部为低粘附或无粘附材料，低粘附或无粘附材料可以是全氟化聚合物，烯烃或类似聚合物或其混合物。避免细胞贴壁，有利于细胞成球培养。进一步地所述侧壁是不透明的，孔侧边设计为黑色，避免测试时相邻孔之间互相干扰。
17.进一步地，基板上每条流道设置对应的进样孔，便于取放驱动装置以重复使用，通过进样孔在同一流道连通的区域内注入同一浓度待测药品。可以在流道中设置凹槽，用于放置驱动装置。也可以选用通道所连通的任一测试孔作为进样口，无需另外设置进样孔。
18.进一步地，运动子为具有明确ns极的磁子，可以是各种形状的磁子，优选地为球形磁子，驱动部件为外部可产生变化磁场的装置。
19.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的应用解决了传统体外筛药方法操作繁琐，相关性差的问题，培养的3d肿瘤细胞可以用来进行高通量抗肿瘤药物评价，进行候选药物的筛选测试。还解决了传统培养方法不考虑体内微环境等问题，通过磁子控制微流动，更加真实反映肿瘤的药物反应，提高药物筛选的准确性。
20.本实用新型可以制成商品化的孔板形式，可以快速的进行药物的高通量测试筛选，适用于全波长酶标仪的直接测读，有助于微量样品的筛查，符合市场上大量样本的快速检测需求，具有高通量、低样品量、操作简单等优点。在肿瘤研究、抗肿瘤药物开发等领域具有重大应用前景。
附图说明
21.图1为本实用新型一实施例的局部剖面结构示意图；
22.图2为图1a部的放大结构示意图；
23.图3为本实用新型一实施例的俯视结构示意图；
24.图4为图1的俯视结构示意图；
25.图5为沿着图4中f-f线的一种剖面示意图，侧壁是不透明的，底部镶嵌在基板上；
26.图6为沿着图4中f-f线的一种剖面示意图，底部涂覆低粘附材料，底部暴露于外部环境；
27.图7为沿着图4中f-f线的一种剖面示意图，侧壁是不透明的，底部暴露于外部环境。
28.图中，1、基板；2、测试孔；21、侧壁；22、侧壁孔；23、底部；3、流道；4、驱动装置(运动子)；5、进样孔。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
30.请参照图1至图7所示，本实用新型提供的实施例为：
31.实施例一提供一种适用于3d细胞球的药物测试孔板，在基板1上阵列式设置了12
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8个测试孔2，共计96个测试孔2。基板1设置有一条流道3，测试孔2通过侧壁孔22与流道3连通，在流道3中设置球形磁子4。
32.首先将3d细胞球置于测试孔中，其次将待测试药品配置成液体，通过进样孔5注入流道3，减少逐孔加样的繁琐操作。最后利用设置在外部的磁场变化装置产生变化磁场不断驱动球形磁子4滚动、转动或线性往复运动以形成微循环流场。测试期间，3d细胞球处于微循环流场中，使得细胞不但有其内部自我循环，也与培养环境同时交换。
33.实施例二提供一种适用于3d细胞球的药物测试孔板，在基板1上阵列式设置了24
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16个测试孔2，共计384个测试孔2。基板1上设置有流道3，基板1通过流道3划分为8个独立的测试区域，每个区域内的测试孔2通过侧壁孔22与该区域的流道3连通，同时与其他流道3不连通，在各流道3中设置球形磁子4。根据实验的需求，测试孔板可以设计为一定数量的测试孔2以及利用一定数量的流道3划分为一定数量的独立区域，具体数量不受本实施例的局限。
34.首先将3d细胞球置于测试孔2中，其次根据药品测试的实验设计，将待测试药品配置成不同浓度的液体，分别注入到不同流道3中。设置在外部的磁场变化装置产生变化磁场不断驱动球形磁子4滚动、转动或线性往复运动以形成微循环流场。测试期间，3d细胞球处于微循环流场中，使得细胞不但有其内部自我循环，也与培养环境同时交换。由于测试孔板包含多个独立的测试区域，在同一测试孔板上可同时进行多组平行实验。
35.实施例三提供一种适用于3d细胞球的药物测试孔板，在基板1上阵列式设置了24
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16个测试孔2，共计384个测试孔2。基板1设置有一条流道3，测试孔2通过侧壁21孔与流道3连通，测试孔2底部23为凹陷结构，便于聚集细胞，利于细胞成球培养及观察。在流道3中设置棒状磁子4。
36.利用设置在外部的磁场变化装置产生变化磁场不断驱动棒状磁子4振动往复运动以形成微循环流场。测试期间，3d细胞球处于微循环流场中，细胞有其内部自我循环并与培
养环境同时交换。
37.实施例四提供一种适用于3d细胞球的药物测试孔板，在基板1上阵列式设置了24
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16个测试孔2，共计384个测试孔2。基板1设置有一条流道3，测试孔2通过侧壁孔21与流道3连通。测试孔2的底部23是透明的，底部23暴露于外部环境，便于细胞观察和图像摄取。在流道3中设置球形磁子4。
38.实施例五提供一种适用于3d细胞球的药物测试孔板，在基板1上阵列式设置了24
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16个测试孔2，共计384个测试孔2。基板1设置有一条流道3，测试孔2通过侧壁21孔与流道3连通。测试孔2的侧壁21设计为黑色，避免测试时相邻测试孔2之间互相干扰，测试孔2的底部23嵌于基板1，利用基板1保护测试孔2的底部23。在流道3中设置球形磁子4。
39.实施例六提供一种适用于3d细胞球的药物测试孔板，在基板1上阵列式设置了24
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16个测试孔2，共计384个测试孔2。基板1设置有一条流道3，测试孔2通过侧壁孔22与流道3连通。测试孔2底部23涂覆低粘附材料，低粘附涂层为全氟化聚合物，在流道3中设置球形磁子4。其他实施例中低粘附涂层可以为烯烃或类似聚合物或其混合物。
40.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。