CN114107046A - 一种低粘附类器官培养芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低粘附类器官培养芯片，包括孔板，边框内侧矩阵式排布有培养孔，培养孔底部为U型，制备方法，包括以下几个步骤，聚苯乙烯为原料，添加纳米二氧化硅混合，于反应釜中加热融化，通过挤出机挤出至模具中，得到孔板，对取出后的孔板进行等离子处理，在孔板的表面形成氟离子薄膜。采用U型底设计，与传统的圆底相比具有使细胞自动发生聚集的优点；培养皿的材料使用聚苯乙烯和纳米二氧化硅，这两种材料都具有极高的透明度，便于显微镜观察。对培养器皿进行等离子处理，控制表面薄膜涂层，进而达到对接触角进行约定的目的。
Description
技术领域
本发明属于类器官模型培养的技术领域，特别是涉及一种低粘附类器官培养芯片。
背景技术
近几年一种被称为“类器官“的体外三维细胞培养系统，为临床前个性化治疗和肿瘤药物测试开辟了新的机会。这种三维培养体系与体内来源组织的组织或者器官有着高度相似性。相较于传统的二维细胞培养模型，类器官在物理、分子和生理学等特性上，具有稳定的表征和遗传学特征，能够在体外长期培养。能够比细胞系更接近人类肿瘤的真实情况。类器官更好的再现了组织特异性谱系的分化能力以及干细胞的自我更新。与异种移植模型相比，类器官培养建立时间短，易于操作。
现有类器官的培养板，其培养孔底部为圆底，底部与培养孔侧壁之间具有接触角，培养液及细胞容易在培养孔内侧壁发生沉积和吸附，加上材料本身，在微观角度观察具有肉眼不可见的微孔，对液体和细胞组织具有滞留和吸附作用，类器官细胞成团困难。因此，本发明主要是提供一种低粘附类器官培养芯片，其表面经过低吸附处理并且可以约定接触角，使细胞自动发生聚集。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低粘附类器官培养芯片，其表面经过低吸附处理并且可以约定接触角，使细胞自动发生聚集。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种低粘附类器官培养芯片，包括孔板，所述孔板具有边框，所述边框内侧矩阵式排布有培养孔，所述培养孔侧壁为圆管状，所述培养孔底部为U型；培养孔的口径外径4.25mm，内径3.45mm，深度6.5mm。边框上横排具有浮雕式阿拉伯数字进行编号，纵排具有浮雕式英文大写字母进行编号。
所述孔板采用聚苯乙烯并添加纳米二氧化硅制成，一体注塑成型，采用注塑模具进行注塑成型。
所述孔板注塑成型后表面经过等离子处理。
相对于传统培养板的优势在于U型底具有更小的接触角，等离子处理后有利于降低细胞的吸附性等。且与传统芯片相比具有高通量的特点。
进一步地，所述孔板可拆卸安装有盖合于孔板的盖板。盖板用于形成孔板上侧相对密封性的培养环境，主要是隔绝空气中氧气、二氧化碳及灰尘等的影响，盖板与孔板材质相同，透明，外部可进行观察。
一种低粘附类器官培养芯片的制备方法，包括以下几个步骤，聚苯乙烯为原料，添加纳米二氧化硅混合，于反应釜中加热融化，加热温度140-180℃融化，通过挤出机挤出至模具中，注塑成型2min后开模，得到孔板；聚苯乙烯为颗粒状。
对取出后的孔板进行等离子处理，采用金属溅射仪对孔板整个表面进行镀膜，选用氟合金作为靶材产生氟离子，持续放电2min，在孔板的表面形成氟离子薄膜。
金属薄膜溅射仪是一种用于物理学、化学、材料科学领域的工艺试验仪器，可进行各种金属与非金属材料膜层的溅射沉积，并可控制沉积膜层的速率和厚度。
本技术方案中的金属溅射仪为直流冷阴极二极管式，靶材处于常温，加负高压1-3kv，阳极接地。当接通高压，阴极发射电子，电子能量增加到1-3kev，轰击低真空中(3-10pA)的气体，使其电离，激发出的电子在电场中被加速，继续轰击气体，产生联级电离，形成等离子体。离子以1-3kev的能量轰击阴极靶，当其能量高于靶材原子的结合能时，靶材原子或者原子簇，脱离靶材，又经过与等离子体中的残余气体碰撞，因此方向各异，当落在样品表面时，可以在粗糙的样品表面形成厚度均一的薄膜，而且与样品的结合强度高。制作时氟离子持续放电2分钟，形成的薄膜为氟离子薄膜。通过对氟离子放电时间的控制，成倍增加，达到控制薄膜密度和厚度的目的，进而达到接触角可约定的效果。
氟合金由全氟乙烯和聚四氟乙烯按照比例融合而成，全称为氟塑料合金。
进一步地，还包括交联剂，将交联剂先与纳米二氧化硅按3:100比例混合，得到纳米二氧化硅-交联剂的混合物，然后将聚苯乙烯和纳米二氧化硅-交联剂的混合物按40:3的比例混合，于反应釜中加热融化，加热温度140-180℃融化，通过挤出机挤出至模具中，注塑成型2min后开模，得到孔板。交联剂与纳米二氧化硅结合后可以提高材料的韧性和耐热性。
进一步地，所述交联剂为环氧树脂，与纳米二氧化硅混合后得到纳米二氧化硅-环氧树脂的混合物。
环氧树脂是指二酚基丙烷(双酚A)环氧树脂，但是近年来脂环族环氧树脂品种也不断增加。由于树脂结构中含有羟基及环氧基等极性基团，使得环氧树脂分子与相邻物体表面之间产生较大吸附力，因此在热固性树脂中，粘接力比较高。环氧树脂与纳米二氧化硅用搅拌机混合。
本技术方案中的类器官培养芯片为体外三维细胞培养系统，相对于传统的二维细胞培养模型，本芯片在物理、分子和生理学等特性上，具有稳定的表征和遗传学特征。其具有U型的底部，相对于平底具有更小的接触角，降低了细胞在培养孔内壁的吸附性能，有利于细胞聚集、成团。几乎杜绝细胞附着到培养器皿上，而且自发的发生细胞聚集。类器官通过天然分泌的细胞外基质细胞-细胞聚集支持三维拟球体和类器官的构建。
本体制备材料为聚苯乙烯和纳米二氧化硅，在添加交联剂之后，提高了材料的物理性能。材料都具有极高的透明度，便于显微镜观察，纳米二氧化硅具有高透明度、力度小的特点，添加到聚苯乙烯后提高材料的透明度，强度、韧性、防水性能和抗老化性能。
氟离子在芯片的表面形成致密的薄膜，具有疏水新能，不易脱落，离子束具有更加细小的微粒，可以填补模具挤塑过程中表面残留的小孔，提高培养孔表面光滑度。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明创造采用U型底设计，与传统的圆底相比具有使细胞自动发生聚集的优点。
(2)培养皿的材料使用聚苯乙烯和纳米二氧化硅，这两种材料都具有极高的透明度，便于显微镜观察。纳米二氧化硅具有高透明度，粒度小，添加到聚苯乙烯后能提高材料的透明度、强度、韧性、防水性能和抗老化性能。
(3)对培养器皿进行等离子处理，可通过控制离子放电的强弱和时长等，控制表面薄膜涂层，进而达到对接触角进行约定的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1：本发明孔板及盖板配合结构图。
图2：本发明孔板底部结构图。
图3：本发明培养孔剖切面结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
孔板1、板盖2、培养孔11。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1、2所示，一种低粘附类器官培养芯片，包含有孔板1以及与孔板相配套的板盖2，板盖2用于在培养过程中盖合孔板1。如图1所示：培养板以矩阵形式排列培养孔11。培养孔11以每行十二个，共八行，共设计九十六孔矩阵形式排列。
培养孔11均为U型底，详细结构图可参照图2及图3。图3为培养孔11沿培养孔的轴心纵向剖切的剖面图。
低粘附类器官培养芯片模具采用3D打印技术和光敏树脂制成。并利用打印的模具注塑成型。
一种低粘附类器官培养芯片的制备方法，包括以下几个步骤，将环氧树脂先与纳米二氧化硅按3:100比例混合，得到纳米二氧化硅-环氧树脂的混合物，然后将聚苯乙烯和纳米二氧化硅-环氧树脂的混合物按40:3的比例混合，于反应釜中加热融化，加热温度140-180℃融化，通过挤出机挤出至模具中，注塑成型2min后开模，得到孔板。
对取出后的孔板进行等离子处理，采用金属溅射仪对孔板整个表面进行镀膜，选用氟合金作为靶材产生氟离子，持续放电2min，在孔板的表面形成氟离子薄膜。
显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (5)
1.一种低粘附类器官培养芯片，其特征在于：
包括孔板(1)，所述孔板具有边框，所述边框内侧矩阵式排布有培养孔(11)，所述培养孔侧壁为圆管状，所述培养孔(11)底部为U型；
所述孔板(1)采用聚苯乙烯并添加纳米二氧化硅制成，一体注塑成型；
所述孔板注塑成型后表面经过等离子处理。
2.根据权利要求1所述一种低粘附类器官培养芯片，其特征在于：所述孔板(1)可拆卸安装有盖合于孔板的盖板(2)。
3.一种低粘附类器官培养芯片的制备方法，其特征在于：包括以下几个步骤，聚苯乙烯为原料，添加纳米二氧化硅混合，于反应釜中加热融化，加热温度140-180℃融化，通过挤出机挤出至模具中，注塑成型2min后开模，得到孔板；
对取出后的孔板进行等离子处理，采用金属溅射仪对孔板整个表面进行镀膜，选用氟合金作为靶材产生氟离子，持续放电2min，在孔板的表面形成氟离子薄膜。
4.根据权利要求3所述一种低粘附类器官培养芯片的制备方法，其特征在于：还包括交联剂，将交联剂先与纳米二氧化硅按3:100比例混合，得到纳米二氧化硅-交联剂的混合物，然后将聚苯乙烯和纳米二氧化硅-交联剂的混合物按40:3的比例混合，于反应釜中加热融化，加热温度140-180℃融化，通过挤出机挤出至模具中，注塑成型2min后开模，得到孔板。
5.根据权利要求4所述一种低粘附类器官培养芯片的制备方法，其特征在于：所述交联剂为环氧树脂，与纳米二氧化硅混合后得到纳米二氧化硅-环氧树脂的混合物。
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| CN202111289085.6A CN114107046A (zh) | 2021-11-02 | 2021-11-02 | 一种低粘附类器官培养芯片 |
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Cited By (1)
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| WO2024113490A1 (zh) * | 2022-11-30 | 2024-06-06 | 苏州大学 | 一种用于研究不同细胞球相互作用的孔板及其应用 |
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- 2021-11-02 CN CN202111289085.6A patent/CN114107046A/zh active Pending
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