TWI793671B - 細胞治療用生物晶片及其製造方法 - Google Patents

細胞治療用生物晶片及其製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI793671B
TWI793671B TW110125222A TW110125222A TWI793671B TW I793671 B TWI793671 B TW I793671B TW 110125222 A TW110125222 A TW 110125222A TW 110125222 A TW110125222 A TW 110125222A TW I793671 B TWI793671 B TW I793671B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
cell
cells
tissue culture
culture area
biochip
Prior art date
Application number
TW110125222A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202302835A (zh
Inventor
陳怡文
謝明佑
周德陽
邱紹智
甘愷雯
陳建璋
Original Assignee
中國醫藥大學
中國醫藥大學附設醫院
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 中國醫藥大學, 中國醫藥大學附設醫院 filed Critical 中國醫藥大學
Priority to TW110125222A priority Critical patent/TWI793671B/zh
Priority to US17/508,020 priority patent/US11969727B2/en
Priority to CN202111548921.8A priority patent/CN115595267A/zh
Publication of TW202302835A publication Critical patent/TW202302835A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI793671B publication Critical patent/TWI793671B/zh

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M25/00—Means for supporting, enclosing or fixing the microorganisms, e.g. immunocoatings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • G01N33/5011—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics for testing antineoplastic activity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/08—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing artificial tissue or for ex-vivo cultivation of tissue
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C12M23/12—Well or multiwell plates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/34—Internal compartments or partitions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/06—Animal cells or tissues; Human cells or tissues
    • C12N5/0602—Vertebrate cells
    • C12N5/0634—Cells from the blood or the immune system
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/06—Animal cells or tissues; Human cells or tissues
    • C12N5/0602—Vertebrate cells
    • C12N5/0634—Cells from the blood or the immune system
    • C12N5/0636—T lymphocytes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/06—Animal cells or tissues; Human cells or tissues
    • C12N5/0602—Vertebrate cells
    • C12N5/0693—Tumour cells; Cancer cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • G01N33/5044—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics involving specific cell types
    • G01N33/5047—Cells of the immune system
    • G01N33/505—Cells of the immune system involving T-cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/12—Specific details about manufacturing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0636—Integrated biosensor, microarrays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/069—Absorbents; Gels to retain a fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0819—Microarrays; Biochips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502707—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the manufacture of the container or its components
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2513/00—3D culture
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Oncology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

一種細胞治療用生物晶片，其包含：一載體；一第一細胞組織培養區，其自該載體頂面向凹設於該載體中；以及一第二細胞組織培養區，其自該第一細胞組織培養區底面向下凹設於該載體中；該細胞治療用生物晶片可作為體外測試模組，改善既有細胞測試、動物實驗所面臨的不準確或限制，且應用於癌症細胞治療測試、藥物篩檢的用途。

Description

細胞治療用生物晶片及其製造方法
本發明涉及一種生物晶片，特別是一種細胞治療用的生物晶片以及其製造方法。
本發明所提供的細胞治療用生物晶片以下將首要以癌症治療為實施例進行說明與解析，唯本發明所提供的生物晶片除癌症單一應用外，其餘適應症或應用也應涵蓋於本發明所宣稱的範圍內。
生物晶片近年來飛快崛起，許多科學家或開發業者投身研究。生物晶片的設計理念主要是以半導體加工方法為核心的微流控技術搭配細胞生物學的概念，作為體外解析人類生命現象，探究人體生理活動以及疾病過程，並尋求有效治療的方案。
儘管近百年來生物學的發展已經大幅改善並促進了人類的生命健康福祉，但是目前大量的生物科學實驗仍停留在相當簡易的細胞培養與檢測方式。開發研究人員將細胞接種培養借此研究與觀察細胞的型態與行為。這種過於簡化的研究方式，不僅難以反映人體內複雜的組織器官功能特點，更難以反映人體組織器官對外界刺激產生的真實情況。
動物性實驗雖然可提供較為全面的細胞、組織與器官間的體內運作訊息，但是仍存在實驗動物與人體間種屬差異，以及對實際人體反應預測能力較差等顯著不足問題，又隨著美國、歐盟等先進國家逐漸禁止動物性實驗的 法規禁令上路，這些迫切需求催生了人體生物晶片這一新興技術的出現，同時也為解決上述瓶頸問題提供了一種基於組織和器官水平的創新研究體系和系統解決方案。
透過生物晶片上的器官生理微系統，科學家們已經可在體外模擬人體不同組織器官的主要結構功能特徵與複雜的器官間的聯繫，用以預測人體對藥物或外界不同刺激產生的反應，這在生命科學、醫學研究、新藥研發、藥物預測、美容化妝品檢測和生物防禦等領域具有廣泛的應用前景。
另一方面，生物晶片目前並未有任何技術應用於細胞治療或細胞療法的癌症醫療技術，此種技術主要是透過自體特定的健康細胞修補的方式，讓受損的組織恢復部分或甚至是全部功能，例如幹細胞療法、免疫細胞療法已經應用在中風、癌症、脊椎損傷、燒燙傷美容等的治療上，但細胞治療技術仰賴前端的免疫細胞培養，搭配生物晶片的體外模擬效能，該如何將生物晶片技術導入細胞治療中是一項急待解決的問題。
為了解決既有的細胞培養、動物性實驗等檢測方式的技術瓶頸與受限於各國法令不同而無法實施於各國之間的問題，本發明提供一種細胞治療用的生物晶片以解決或至少提出一種有效的替代方案。
所述的細胞治療用生物晶片，其包含：一載體；一第一細胞組織培養區，其自該載體頂面向凹設於該載體中；以及一第二細胞組織培養區，其自該第一細胞組織培養區底面向下凹設於該載體中。
其中，該第一細胞組織培養區包含與外界相通之一通孔。
其中，該第二細胞組織培養區下設有另一第一細胞組織培養區。
其中，一第二細胞設置於該第二細胞組織培養區；一中介細胞設於該第一細胞組織培養區表面；以及一第一細胞設置於該第一細胞組織培養區。
其中：該第二細胞包含癌症細胞、該中介細胞包含內皮細胞以及該第一細胞包含自體免疫細胞。
其中：該第二細胞包含以癌症細胞、細胞培養質形成之液體、膠體或塊體；以及該第一細胞包含以自體免疫細胞、細胞培養質形成之液體、膠體或塊體。
本發明對應前述細胞治療生物晶片提出其製造方法，步驟包含：以三維列印、翻模成型、雷射加工、電腦數值控制機(Computer Numerical Control,CNC)加工或射出成型方式加工成型包含如前述細胞治療用生物晶片；以及將一第二細胞、一中介細胞以及一第一細胞依序分別生物列印於該第二細胞組織培養區以及該第一細胞組織培養區間。
藉由上述說明可知，本發明具有以下有益功效與優點：
1.本發明所設計的細胞治療用生物晶片經測試，成功將癌症細胞、內皮細胞與T細胞培養其上，且觀測T細胞經過內皮細胞並遷徙至癌症細胞中，足證有效抑制癌細胞生長與達成抑制毒殺的效果。
2.本發明所提供的細胞治療用生物晶片可作為體外測試模組，改善既有細胞測試、動物實驗所面臨的不準確或限制，且應用於癌症細胞治療測試、藥物篩檢的用途。
10:生物晶片
11:載體
13:第一細胞組織培養區
131:通孔
15:第二細胞組織培養區
20:第二細胞
30:中介細胞
40:第一細胞
AA’:虛線
圖1為本發明第一較佳實施例示意圖。
圖2為本發明第一較佳實施例承載相關細胞配置示意圖。
圖3為本發明第二較佳實施例示意圖。
圖4A、4B為本發明第一較佳實施例製造初時細胞螢光染色圖。
圖5、6A、6B為本發明第一較佳實施例經培養後的細胞螢光染色圖。
圖7為本發明第二較佳實施例製造初時細胞螢光染色圖。
圖8A本發明第二較佳實施例經培養後的細胞螢光染色圖。
圖8B、8C、8D分別為本發明12-48小時的T細胞、癌細胞與重疊後的細胞螢光染色圖。
圖9為本發明培養時間與距離造成缺氧細胞產生差異長條圖。
圖10A為本發明以動態灌流或靜態培養下T細胞活性狀態圖。
圖10B為本發明以動態灌流或靜態培養下癌細胞活性狀態圖。
圖11為本發明以動態灌流或靜態培養下T細胞產生之動態毒殺成分含量圖。
圖12A、12B本發明以動態灌流較長時間T細胞產生之動態毒殺成分含量圖。
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些示例或實施例，對於本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖將本發明應用於其它類似情景。除非從語言環境中顯而易見或另做說明，圖中相同標號代表相同結構或操作。
應當理解，本文使用的“系統”、“裝置”、“單元”和/或“模組”是用於區分不同級別的不同組件、元件、部件、部分或裝配的一種方法。然而，如果其他詞語可實現相同的目的，則可通過其他表達來替換所述詞語。
如本發明所示，除非上下文明確提示例外情形，“一”、“一個”、“一種”和/或“該”等詞並非特指單數，也可包括複數。一般說來，術語“包括”與“包 含”僅提示包括已明確標識的步驟和元素，而這些步驟和元素不構成一個排它性的羅列，方法或者設備也可能包含其它的步驟或元素。
本發明中使用了流程圖用來說明根據本發明的實施例的系統所執行的操作。應當理解的是，前面或後面操作不一定按照順序來精確地執行。相反，可以按照倒序或同時處理各個步驟。同時，也可以將其他操作添加到這些過程中，或從這些過程移除某一步或數步操作。
<實施例1>
請參考圖1，本發明細胞治療用生物晶片10具體的第一較佳實施範例，包含於一載體11上設置一第一細胞組織培養區13以及一第二細胞組織培養區15，該第一細胞組織培養區13與該第二細胞組織培養區15間可以相互液體連通，且在該第一細胞組織培養區13中設有與外界相通的一通孔131。
詳細而言，該細胞治療用的生物晶片10如圖1所示，該載體11上定義凹設兩階段空間，自該載體11頂面開始向下定義所凹設的第一空間即為該第一細胞組織培養區13，而於該第一細胞組織培養區13的壁上設有二該通孔131，較佳的是對稱設置。接著，自該第一細胞組織培養區13底部局部或全部向下定義凹設的第二空間為至少一個的該第二細胞組織培養區15。於本實施例如圖1示例般，該載體11為一長型塊體，並自頂面向下至塊體內部凹設有長型的該第一細胞組織培養區13，接著自該第一細胞組織培養區13的底面向下凹設有3*3陣列擺置的9個該第二細胞組織培養區15。但應當理解的是，此該第一與第二細胞組織培養區13、15的數量於本發明中並不限定，可以是1個、2個或甚至數個。
接著，請同時搭配參考圖1、2，本發明較佳實施例使用的方式是首先將一第二細胞20，較佳是連同該第二細胞20的培養質形成的包含培養液、凝膠或細胞積木等置於該第二細胞組織培養區15中，且若該第二細胞組織培養區15為數個時，該第二細胞20至於每一該第二細胞組織培養區15的種類可以不 同；接著將一中介細胞30培養或是披覆於該第一細胞組織培養區13底部並覆蓋該第二細胞20所處的該第二細胞組織培養區15表面，再將一第一細胞40，較佳連同其培養質形成的包含培養液、凝膠或細胞積木，以灌流或置放的形式處於該第一細胞組織培養區13中成為具有細胞治療用的檢測模組，而二該通孔131則分別作為一進流孔與一出流孔，將該第一細胞40連同其培養質或藥物等具有治療效能的成分在培養期間持續自該進流孔進入，同時也可以使該第一細胞40所產生的廢物或代謝物自另一端的該出流孔排出。
值得注意的是，本發明的該第一細胞40至於該第一細胞組織培養區13的形式，可以是以二該通孔131以灌流形式使該第一細胞40持續動態地地流動於該第一細胞組織培養區13，或也可以是單純將該第一細胞靜態地放置於該第一細胞組織培養區13。此二種型態雖後續培養效果不同，但皆可以達成本發明所宣稱的功效。
其中，前述該第二細胞20於前述較佳實施例中包含癌症細胞，該中介細胞30為內皮細胞(或上皮細胞、Endothelial Cells)，該第一細胞40為細胞治療用的例如自體免疫細胞，如NK細胞、T細胞等。如此之檢測模組可以評估該自體免疫細是否有抑制該癌症細胞的功效。本發明的該細胞治療用生物晶片較佳是利用3D列印製程所製得，具備客製化的生產彈性與高精準度，且前述所有細胞皆可以生物列印機將細胞投放至所屬位置。
以前述第一較佳實施例而言，其作為細胞治療用的生物晶片的作用機理是以該中介細胞30的內皮細胞擬為人體血管，而在血管兩旁分別為該第二細胞20的癌症細胞以及該第一細胞40的治療細胞(如NK細胞、T細胞)，如此經過一段時間的培養，即可確認該第一細胞40是否經過該中介細胞30(即由血管通透)並到達該第二細胞20作用，形成一個體外模擬測試的模組。當然以此一前提 下，可以在該第一細胞40與其培養質內另外添加有助於消除癌症細胞的藥品或相關成分，具有檢測癌症標靶藥物的功能。
<實施例2>
本發明該細胞治療用生物晶片10的第二較佳實施範例，與前述該第一較佳實施例為基礎下，以如圖3剖面圖所示虛線AA’形成類似於上下對稱的結構，而於此實施例中該通孔131上下對稱結構形成連通，使得該第一細胞組織培養區13形成通道狀態，接著，於該第一細胞組織培養區13的上對稱位置設置有另一第二細胞組織培養區15，兩該第二細胞組織培養區15將該第一組織細胞培養區13夾置於其中成為通道以及兩端該通孔131連通外部，並於兩第二細胞組織培養區13中同樣放置該第二細胞20，同時也將該中介細胞30分別培養/披覆於該第一細胞組織培養區13與兩該第二細胞組織培養區15間，同樣將培養質或藥物等具有治療效能的成分之流體自二該通孔131灌流於該第一細胞組織培養區13間。另外，此第二實施例在各種細胞選用上與前述第一較佳實施例相同，於此不再次贅述相關內容。
<製造方法>
本發明前述兩種晶片模組製造的方式，較佳包含：
步驟一：將該載體11以三維列印、翻模成型、雷射加工、電腦數值控制機(Computer Numerical Control,CNC)加工或射出成型方式加工成型；
步驟二：至少將該第二細胞20以及該中介細胞30依序分別放置於該第二細胞組織培養區15以及其表面。
步驟三：可選擇地，將該第一細胞40灌流或放置於該第一細胞組織培養區13中。
前述步驟二中放置該第二細胞及該中介細胞，以及步驟三中放置該第一細胞40的方式較佳是以手動放置，或也可以以自動化機械手臂充以所需細胞與基質以類似於三維列印或生物列印的方式擠至或放置於相應位置。
另外，前述步驟一中所述的三維列印方式，較佳可以是以熱融沈積或光固化三維列印方式，以該晶片成品為三維結構圖進行列印製造，而雷射加工、CNC加工則是取該載體11原型以前述方式加以銷切出所需要的凹陷區域與結構，而該射出成型的方式則是以射出機與相應模具將適宜的樹脂材料射出成型。
接著，以下將針對本發明前述所提供的兩實施例進行確效性說明。
<確效性測試>
請參考圖4A、4B、5，其係利用前述第一較佳實施例所提供的晶片模組結構，以該第二細胞20為肺癌細胞(A549)、該中介細胞30為內皮細胞(HUVEC)、該第一細胞40為T細胞為例，圖4A、B為模型初製造時的該第一細胞組織培養區13與該第二細胞組織培養區15的界面細胞螢光染色圖，圖5則為培養週期後相同界面的細胞螢光染色圖。自圖4A、B看出，此時綠色的癌症細胞分佈於紅色的內皮細胞下，而自圖5看出藍色的該T細胞已經成功穿越紅色之內皮細胞並分佈於亮綠色的該癌症細胞中，證實本發明所提供之生物晶片模組確實具有模擬人體組織細胞流通的功能。而隨著培養時間演進，進一步自圖6A、6B的該第二細胞組織培養區15細胞螢光染色圖顯示大量的藍色的該T細胞分佈於綠色的癌症細胞中。
接著請參考圖7，其係利用前述第二較佳實施例所提供的晶片模組結構，以該第二細胞20為乳癌細胞(MDA-MB-231)、該中介細胞30為內皮細胞(HUVEC)、該第一細胞40為T細胞(GDT)為例，圖7中同樣是模型初製造時的該 第一細胞組織培養區13與該第二細胞組織培養區15的界面細胞螢光染色圖，紅顏色的癌症細胞分佈於藍色的內皮細胞下。
接著將該第一細胞40之T細胞持續灌流於該第一細胞組織培養區13，如圖8A培養第一天間40分鐘、45分鐘、1.5小時以及2.5小時狀態來看，明顯可看出橫向部分有紅顏色或較亮色(該第一細胞40之T細胞)的出現，且隨著時間增加該第一細胞40之T細胞逐漸沾覆於藍顏色或略成球型較暗色之該第二細胞20之乳癌細胞上。
繼續以長時間灌流該第一細胞40之T細胞，結果如圖8B-8D，其為分別灌流12、24、48小時後的細胞狀態，圖8B是單純以灌流T細胞而言，12小時至48小時後，可明顯看出紅色或亮色點逐漸增加且明顯，表示T細胞確實附著於癌細胞上；圖8C則是單純觀之該癌細胞狀態，明顯從12小時至48小時後，藍顏色或略微暗色球狀該癌細胞的密度逐漸下降且空洞。圖8D則是將圖8B、8C重疊合併(Merge)後所成之狀態，可看出紅色之T細胞分佈於藍球狀癌細胞數量增加，並同時發現螢光黃綠亮點的缺氧死癌細胞數量也增加，顯見該T細胞具有毒殺消滅癌細胞的功用。
圖9中則顯示所著培養時間的增加以及距離該內皮細胞遠近會產生不同的缺氧細胞量。圖10A分別顯示以灌流T細胞之動態培養，以及靜置T細胞的靜態培養，隨著培養時間的增加，動態培養的T存活率較高，而靜態培養的T細胞則細胞存活率略微下降，但仍維持可用狀態。圖10B同樣分別顯示了以灌流或靜置T細胞的動態、靜態培養模式下，癌細胞活性狀態，自圖10B可看出動態培養的癌細胞在長時間(3、5天)灌流T細胞下，因著持續供給新鮮活力的T細胞而有著更為長效且明顯的癌細胞消滅能力，而靜態培養的T細胞雖然在短時間培養(例如1天)下因為靜置密度與濃度較高的原因，具有較高的癌細胞毒殺率，但長時間培養下T細胞因為逐漸沈降的關係，堆疊壓迫而逐漸失去活力與效用，也 導致癌細胞毒殺能力的下降，但以本發明所提供的模組而言，不論是靜態或動態培養都依然具備所宣稱的效用與能力。
圖11則顯示動態(Dynamic)與靜態(Static)培養下，T細胞所產生的二大毒殺成分(例如Perforin、Granzyme B等穿孔素)含量，同樣兩種培養模式都會產生相應的癌細胞毒殺成分，但其中又以動態培養的模式具有更好的癌細胞抑制功能。圖12A與12B則顯示以動態培養長時間的穿孔素含量上升情形。
此外，除非文中明確說明，本發明所述處理元素和序列的順序、數字字母的使用、或其他名稱的使用，並非用於限定本發明流程和方法的順序。儘管上述披露中通過各種示例討論了一些目前認為有用的發明實施例，但應當理解的是，該類細節僅起到說明的目的，附加的請求項並不僅限於披露的實施例，相反，請求項旨在覆蓋所有符合本發明實施例實質和範圍的修正和等價組合。例如，雖然以上所描述的系統組件可以通過硬體設備實現，但是也可以只通過軟體的解決方案得以實現，如在現有的伺服器或移動設備上安裝所描述的系統。
同理，應當注意的是，為了簡化本發明披露的表述，從而幫助對一個或多個發明實施例的理解，前文對本發明實施例的描述中，有時會將多種特徵歸並至一個實施例、附圖或對其的描述中。但是，這種披露方法並不意味著本發明對象所需要的特徵比請求項中提及的特徵多。實際上，實施例的特徵要少於上述披露的單個實施例的全部特徵。
一些實施例中使用了描述成分、屬性數量的數字，應當理解的是，此類用於實施例描述的數字，在一些示例中使用了修飾詞“大約”、“近似”或“大體上”來修飾。除非另外說明，“大約”、“近似”或“大體上”表明所述數字允許有±20%的變化。相應地，在一些實施例中，說明書和請求項中使用的數值參數均為近似值，該近似值根據個別實施例所需特點可以發生改變。在一些實施 例中，數值參數應考慮規定的有效數位並采用一般位數保留的方法。儘管本發明一些實施例中用於確認其範圍廣度的數值域和參數為近似值，在具體實施例中，此類數值的設定在可行範圍內盡可能精確。
針對本發明引用的每個專利、專利申請、專利申請公開物和其他材料，如文章、書籍、說明書、出版物、文檔等，特此將其全部內容並入本發明作為參考。與本發明內容不一致或產生衝突的申請歷史文件除外，對本發明請求項最廣範圍有限制的文件(當前或之後附加於本發明中的)也除外。需要說明的是，如果本發明附屬材料中的描述、定義、和/或術語的使用與本發明所述內容有不一致或衝突的地方，以本發明的描述、定義和/或術語的使用為准。
最後，應當理解的是，本發明中所述實施例僅用以說明本發明實施例的原則。其他的變形也可能屬本發明的範圍。因此，作為示例而非限制，本發明實施例的替代配置可視為與本發明的教導一致。相應地，本發明的實施例不僅限於本發明明確介紹和描述的實施例。
10 生物晶片 11 載體 13 第一細胞組織培養區 131 通孔 15 第二細胞組織培養區

Claims (9)

  1. 一種細胞治療用生物晶片，其包含：一載體；一第一細胞組織培養區，其自該載體頂面向凹設於該載體中；以及一第二細胞組織培養區，其自該第一細胞組織培養區底面向下凹設於該載體中，其中：一第二細胞設置於該第二細胞組織培養區；一中介細胞設於該第一細胞組織培養區底部並覆蓋該第二細胞所處的該第二細胞組織培養區表面；以及一第一細胞設置於該第一細胞組織培養區。
  2. 如請求項1所述的細胞治療用生物晶片，其中：該第一細胞組織培養區包含與外界相通之一通孔。
  3. 如請求項1所述的細胞治療用生物晶片，其中：該第二細胞組織培養區下設有另一第一細胞組織培養區。
  4. 如請求項4所述的細胞治療用生物晶片，其中：該第二細胞包含癌症細胞、該中介細胞包含內皮細胞以及該第一細胞包含自體免疫細胞。
  5. 如請求項4所述的細胞治療用生物晶片，其中：該第二細胞包含以癌症細胞、細胞培養質形成之液體、膠體或塊體；以及該第一細胞包含以自體免疫細胞、細胞培養質形成之液體、膠體或塊體。
  6. 一種細胞治療用生物晶片的製造方法，其步驟包含：將包含如請求項1~3任一項所述之一細胞治療用生物晶片以三維列印、翻模成型、雷射加工、CNC加工或射出成型方式加工成型；以及至少將一第二細胞以及一中介細胞依序分別置於該第二細胞組織培養區以及其表面。
  7. 如請求項6所述的細胞治療用生物晶片的製造方法，其中：進一步將一第一細胞灌流或放置於該第一細胞組織培養區。
  8. 如請求項8所述的細胞治療用生物晶片的製造方法，其中：該第二細胞包含癌症細胞、該中介細胞包含內皮細胞以及該第一細胞包含自體免疫細胞。
  9. 如請求項6或7所述的細胞治療用生物晶片的製造方法，其中：該第二細胞包含以癌症細胞、細胞培養質形成之液體、膠體或塊體；以及該第一細胞包含以自體免疫細胞、細胞培養質形成之液體、膠體或塊體。
TW110125222A 2021-07-09 2021-07-09 細胞治療用生物晶片及其製造方法 TWI793671B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110125222A TWI793671B (zh) 2021-07-09 2021-07-09 細胞治療用生物晶片及其製造方法
US17/508,020 US11969727B2 (en) 2021-07-09 2021-10-22 Tumor microenvironment on chip
CN202111548921.8A CN115595267A (zh) 2021-07-09 2021-12-17 细胞治疗用生物芯片及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110125222A TWI793671B (zh) 2021-07-09 2021-07-09 細胞治療用生物晶片及其製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202302835A TW202302835A (zh) 2023-01-16
TWI793671B true TWI793671B (zh) 2023-02-21

Family

ID=84798682

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110125222A TWI793671B (zh) 2021-07-09 2021-07-09 細胞治療用生物晶片及其製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11969727B2 (zh)
CN (1) CN115595267A (zh)
TW (1) TWI793671B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110117634A1 (en) * 2008-04-21 2011-05-19 Asaf Halamish Flat cell carriers with cell traps
TW201209158A (en) * 2010-06-17 2012-03-01 Geneasys Pty Ltd LOC device for genetic analysis with dialysis, chemical lysis and tandem nucleic acid amplification
CN103003450A (zh) * 2010-07-23 2013-03-27 株式会社百奥尼 样本内装微腔板及分析用微腔板的制造方法、分析用微腔板及样本内装微腔板制造装置套件
TWI593798B (zh) * 2014-07-21 2017-08-01 財團法人工業技術研究院 三維細胞培養裝置與其應用
CN108795753A (zh) * 2017-04-26 2018-11-13 苏州壹达生物科技有限公司 一种封装平面电极芯片的装置和方法
TWI670369B (zh) * 2017-06-30 2019-09-01 薩摩亞商曦醫生技股份有限公司 生物檢測系統
CN111630147A (zh) * 2018-01-24 2020-09-04 横河电机株式会社 细胞培养用载体和细胞培养容器
TWI724028B (zh) * 2015-09-29 2021-04-11 日商東京應化工業股份有限公司 基板、構造體、構造體之製造方法、細胞之選別方法、細胞之製造方法、及分泌物之生產方法
CN112739809A (zh) * 2019-01-29 2021-04-30 伊鲁米纳公司 流动池

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6210910B1 (en) * 1998-03-02 2001-04-03 Trustees Of Tufts College Optical fiber biosensor array comprising cell populations confined to microcavities
US20190167604A1 (en) * 2014-06-06 2019-06-06 The Scripps Research Institute Arylfluorosulfate compounds and methods
WO2017059227A1 (en) * 2015-09-30 2017-04-06 University Of Houston System Multi-use combined micro and nanowell plates
US10829730B2 (en) * 2017-03-30 2020-11-10 University Of Southern California Microdevice platform recapitulating hypoxic tissue microenvironments
US10940475B2 (en) * 2017-03-30 2021-03-09 Purdue Research Foundation Gradient-on-a-chip
CN111295245B (zh) * 2017-08-29 2021-03-16 伯乐实验室有限公司 用于分离和分析细胞的系统和方法
WO2021092798A1 (zh) * 2019-11-13 2021-05-20 京东方科技集团股份有限公司 检测芯片及其制备方法和使用方法、反应系统
EP4174169A4 (en) * 2020-06-25 2024-03-27 Next & Bio Inc. PROCESS FOR PRODUCING STANDARD ORGANOIDS

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110117634A1 (en) * 2008-04-21 2011-05-19 Asaf Halamish Flat cell carriers with cell traps
TW201209158A (en) * 2010-06-17 2012-03-01 Geneasys Pty Ltd LOC device for genetic analysis with dialysis, chemical lysis and tandem nucleic acid amplification
CN103003450A (zh) * 2010-07-23 2013-03-27 株式会社百奥尼 样本内装微腔板及分析用微腔板的制造方法、分析用微腔板及样本内装微腔板制造装置套件
TWI593798B (zh) * 2014-07-21 2017-08-01 財團法人工業技術研究院 三維細胞培養裝置與其應用
TWI724028B (zh) * 2015-09-29 2021-04-11 日商東京應化工業股份有限公司 基板、構造體、構造體之製造方法、細胞之選別方法、細胞之製造方法、及分泌物之生產方法
CN108795753A (zh) * 2017-04-26 2018-11-13 苏州壹达生物科技有限公司 一种封装平面电极芯片的装置和方法
TWI670369B (zh) * 2017-06-30 2019-09-01 薩摩亞商曦醫生技股份有限公司 生物檢測系統
CN111630147A (zh) * 2018-01-24 2020-09-04 横河电机株式会社 细胞培养用载体和细胞培养容器
CN112739809A (zh) * 2019-01-29 2021-04-30 伊鲁米纳公司 流动池

Also Published As

Publication number Publication date
TW202302835A (zh) 2023-01-16
CN115595267A (zh) 2023-01-13
US20230008649A1 (en) 2023-01-12
US11969727B2 (en) 2024-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103981096B (zh) 一种两层细胞培养体系器官芯片及其制备方法
Ghaemmaghami et al. Biomimetic tissues on a chip for drug discovery
Meyvantsson et al. Cell culture models in microfluidic systems
CN105176816B (zh) 一种基于细胞聚集体的微脉管肝脏芯片及其制备和使用方法
TW201237163A (en) Microfluidic cell culture chip for miniaturized three-dimensional cell culture with high-throughput perfusion
CN111218404A (zh) 一种仿生多器官芯片及其制备方法和应用
CN212316139U (zh) 一种仿生多器官芯片
Perez-Castillejos Replication of the 3D architecture of tissues
CN107881106A (zh) 一种阵列式细胞动态培养与区域化处理微流控芯片及其制备方法和应用
CN114317272B (zh) 一种多细胞共培养的培养装置及细胞培养方法
CN111269830B (zh) 一种基于微流控技术的多器官芯片及其应用
TWI793671B (zh) 細胞治療用生物晶片及其製造方法
CN110331096A (zh) 模拟肿瘤微环境的微流控芯片及肿瘤微环境的构建方法
JP7413644B2 (ja) バイオウォール、ビーズ床、及びバイオインターフェースを含む細胞を培養するためのマイクロ流体デバイス、並びにマイクロ流体デバイスのバイオインターフェースをモデル化する方法
CN103103121B (zh) 细胞培养微流控芯片
CN113717928B (zh) 基于框架核酸材料构建3d肝芽类器官的方法和应用
CN114989977A (zh) 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
CN107955782A (zh) 基于微流控芯片的模拟体内代谢过程的肝-血脑屏障体系
US20230011168A1 (en) Bio-Chips and Production Method Thereof
WO2023206763A1 (zh) 一种肝纤维化芯片及其在开发治疗肝纤维化药物中的应用
CN219409758U (zh) 三维培养芯片
CN111019828B (zh) 一种开放式高通量微流控卵母细胞动态三维培养芯片及其应用
KR20170127091A (ko) 마이크로 어레이
Jeong Microfabricated Brain Organ-On-A-Chip Systems for Neurophysiological Studies
Ryoo et al. Advances in high throughput cell culture technologies for therapeutic screening and biological discovery applications