(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210679851.8 (22)申请日 2022.06.16 (71)申请人 中山大学 地址 510275 广东省广州市海珠区新港西 路135号 申请人 上海芯航 生科生命科 学有限公司 (72)发明人 刘杰　陈友　徐菁　 (74)专利代理 机构 广州市深研专利事务所(普 通合伙) 44229 专利代理师 姜若天 (51)Int.Cl. C12M 3/00(2006.01) C12M 1/00(2006.01) C12Q 1/02(2006.01) C12N 5/09(2010.01)C12N 5/0786(2010.01) C12N 5/078(2010.01) C12N 5/071(2010.01) B01L 3/00(2006.01) (54)发明名称 一种用于多细胞相互作用及药物筛选的肿 瘤类器官芯片及其制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于多细胞相互作用及 药物筛选的肿瘤类器官芯片及其制备方法， 该肿 瘤类器官芯片包括硬质基材层以及设置于硬质 基材层上方的PDMS层； 其中， PDMS层内部包括流 体入口和流体出口， 与流体入口和所述流体出口 连接的流体通道以及由流体通道围绕的三个培 养腔室， 三个培养腔室的外围由微柱阵列组成； 本发明的芯片结构设计巧妙， 加样方便快捷， 利 用微柱阵列形成相对独立的灌注、 培养空间， 并 且腔室内可以实现对于细胞赋予相同的动态流 体培养条件， 既可 以研究不同细胞相互作用， 也 可以作为同种细胞的培养， 采用本发 明的芯片能 够实时观察肿瘤的发生、 生长和转移， 从而准确 评价药物在不同阶段实际效果， 对 未来个性精准 肿瘤治疗具有较高的应用前 景。 权利要求书1页 说明书7页 附图2页 CN 114989977 A 2022.09.02 CN 114989977 A 1.一种用于多细胞相互作用 及药物筛选的肿瘤类器官芯片， 其特征在于， 包括硬质基 材层以及设置 于所述硬质基材层上 方的PDMS层； 其中， 所述PDMS层内部包括流体入口和流体出口， 与所述流体入口和所述流体出口连 接的流体通道以及由所述流体通道围绕的三个培养腔室， 所述三个培养腔室的外围由微柱 阵列组成。 2.根据权利要求1所述的用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片， 其特征 在于， 所述硬质基材层中的硬质基材为P DMS、 玻璃、 PM MA、 聚丙烯、 聚乙烯中的一种。 3.根据权利要求1所述的用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片， 其特征 在于， 所述流体通道与所述流体入口和所述流体出 口均通过蛇形结构流体通道连接， 所述 蛇形结构流体通道的宽度为0.6 ‑1.5mm， 深度为0.1 ‑0.5mm。 4.根据权利要求1所述的用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片， 其特征 在于， 所述三个培养腔室成等距三角形空间分布， 所述三个培养腔室两两之间通过矩形通 道连接， 所述三个培养腔室均为圆形细胞培养腔室， 所述圆形细胞培养腔室的直径为0.5 ‑ 1.5mm。 5.根据权利要求4所述的用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片， 其特征 在于， 在所述 三个培养腔室的上 方分别设置有加样口。 6.根据权利要求1所述的用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片， 其特征 在于， 所述三个培养腔室中的一个培养腔室中接种负载有肿瘤细胞的生物墨水溶液， 所述 三个培养腔室中的另外 两个培养腔室中接种负载有基质细胞的生物墨水 溶液。 7.根据权利要求6所述的用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片， 其特征 在于， 所述生物墨水溶液的溶度为1% ‑10%， 所述生物墨水溶液为温敏型生物墨水溶液或光 敏型生物墨水 溶液。 8.根据权利要求7所述的用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片， 其特征 在于， 所述温敏型生物墨水为I型胶原、 基质胶、 透明质酸、 纤维蛋白原中一种或多种； 所述 光敏型生物墨水为明胶丙烯酸酯、 透明质酸丙烯 酸酯、 结冷胶丙烯酸酯、 海藻酸丙烯酸酯中 的一种或多种。 9.根据权利要求6所述的用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片， 其特征 在于， 所述基质细胞为成纤维细胞、 血 管内皮细胞、 巨噬细胞、 淋巴细胞中的一种或多种。 10.根据权利要求1所述的用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器官芯片， 其特征 在于， 所述微柱阵列中的微柱为圆形， 所述微柱的直径为0.05 ‑0.1mm， 阵列间距为0.02 ‑ 0.1mm； 或， 所述微柱阵列中的微柱为正方形， 所述微柱的边长为0.05 ‑0.1mm， 阵列间距为 0.02‑0.1mm。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114989977 A 2一种用于多细胞相互作用及药物筛选的肿瘤类器 官芯片及其 制备方法 技术领域 [0001]本发明涉及 微流体芯片及 其制备方法领域， 尤其涉及一种用于多细胞相互作用及 药物筛选的肿瘤类 器官芯片及其制备 方法。 背景技术 [0002]临床前的抗癌药物评价以及临床上药物测试具有重要的意义， 传统药物评价评价 成本高， 有效性一般， 因为传统2D细胞平 面培养和小动物模 型与人体存在较大差异， 不 足以 用于准确研究药物的疗效和 解决临床肿瘤耐药性问题； 此外， 不同患者的肿瘤存在较大差 异， 临床往往难以根据患者进行定制化高通量的药物筛选。 体外肿瘤模型是具有潜力的新 型评价平台， 肿瘤类器官作为一种新型 的体外肿瘤模型来源于患者本身， 其最大化的保留 了亲本的免疫肿瘤微环境特性和基因突变谱， 是一种能高效应用于研究肿瘤疾病和药物筛 选的体外模型。 但由于人体肿瘤组织中的异质微环境十 分复杂， 除了大量的肿瘤细胞， 还有 免疫细胞、 成纤维细胞、 血管细胞等细胞类型， 且细胞与细胞、 细胞与细胞外基质存在 复杂 的相互作用， 以上复杂的肿瘤微环境对于肿瘤的疾病发展和药物敏感性具有重要意义。 但 是， 现有的类器官培养方法无法真正模拟真实的异质肿瘤微环境， 迫切需要能模拟体内多 种细胞参与的肿瘤异质微环境模型， 从而用于多种细胞相互作用及肿瘤发生、 转移、 进展机 理探究。 此外， 体内的肿瘤微环境是一个动态的过程， 包含流体剪切力、 pH和梯度的理化因 子等物理化学 特征， 而传统的细胞培 养方法难以重建 真实的肿瘤异质微环境。 [0003]因此， 现有技 术还有待于改进和发展。 发明内容 [0004]鉴于上述现有技术的不足， 本发明的目的在于提供一种用于多细胞相互作用及药 物筛选的肿瘤类器官芯片及其制备方法， 旨在解决现有的类器官培养方法无法真正模拟真 实的异质肿瘤微环境问题。 [0005]本发明为 解决上述 技术问题所采用的技 术方案如下： 一种用于多细胞相互作用及药物筛选 的肿瘤类器官芯片， 其中， 包括硬质基材层 以及设置 于所述硬质基材层上 方的PDMS层； 其中， 所述PDMS层内部包括流体入口和流体出口， 与所述流体入口和 所述流体出 口连接的流体通道以及由所述流体通道围绕的三个培养腔室， 所述三个培养腔室的外围由 微柱阵列组成。 [0006]所述的用于多细胞相互作用及药物筛选 的肿瘤类器官芯片， 其中， 所述硬质基材 层中的硬质基材为P DMS、 玻璃、 PM MA、 聚丙烯、 聚乙烯中的一种。 [0007]所述的用于多细胞相互作用及药物筛选 的肿瘤类器官芯片， 其中， 所述流体通道 与所述流体入口和所述流体出口均通过蛇形结构流体通道连接， 所述蛇形结构流体通道的 宽度为0.6 ‑1.5mm， 深度为0.1 ‑0.5mm。说　明　书 1/7 页 3 CN 114989977 A 3