本發明涉及微流控芯片，更具體地說，它涉及一種多細胞共培養芯片結構。

背景技術：

1、細胞與細胞的相互作用是一個復雜的過程，對于維持體內平衡具有重要意義。人體內各類型細胞之間的相互作用通過細胞-細胞直接接觸，細胞-細胞外基質作用、分泌生物活性因子和細胞外囊泡等信息傳遞方式實現，從而影響細胞的形態、活力、增殖、分化和功能等。細胞共培養系統作為體外研究模型應用于生物醫學研究，可以更好的還原生物體內微環境，為了解細胞的相互作用以及腫瘤的轉移和侵襲提供有力的工具。

2、細胞共培養的類型可分為間接共培養和直接共培養。直接共培養是多種細胞同時或分別接種于同一孔中，不同種類的細胞之間直接接觸。間接共培養是將多種細胞分別接種于不同的載體上后置于同一培養環境中，不同種類的細胞之間不直接接觸。間接共培養可通過使用微載體、支架、雙層膜和特定培養基等方式實現，用于研究沒有物理接觸的細胞間依賴性相互作用。目前，transwell小室被認為能夠較大程度地模擬人體組織器官的病理生理過程，被廣泛用于常規細胞共培養實驗。在transwell共培養系統中，一種細胞培養在transwell小室的底部，而另一種類型的細胞培養在上層多孔膜上。transwell的多孔膜作為組織屏障將兩種細胞分隔開，并允許上下層細胞分泌的小分子通過，實現兩種細胞的間接共培養。利用transwell進行細胞共培養的優點是技術簡單，但transwell小室只能靜態培養，無法進行多種細胞或組織間的通訊，且不利于直接進行顯微鏡觀察和成像檢測，具有一定局限性。

技術實現思路

1、為了克服上述不足，本發明提供了一種多細胞共培養芯片結構，它實現共培養模型中任意兩種細胞之間的相互作用，并允許在每個細胞培養腔室中添加特定的刺激因子，實現了各通道內細胞之間的信息交流，為研究藥物在多器官之間作用機制提供了平臺。

2、為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：一種多細胞共培養芯片結構，包括透明的細胞培養板，細胞培養板上設置多個細胞培養腔室，任意兩細胞培養腔室之間均設置有微通道允許所有細胞培養腔室中的液體自由交換。

3、細胞培養之前，先使用75%酒精進行消毒并紫外照射滅菌。然后將多種細胞以合適的細胞密度分別緩慢注入多個細胞培養腔室中。當細胞懸液充滿細胞培養腔室后，停止注入細胞懸液。顯微鏡下觀察腔室中細胞懸液均勻分布且無漏液情況后，將芯片放入37℃、5%co2的細胞培養箱中，靜置培養2-4?h，細胞貼壁后用精密注射泵以2.0?μl/?min的速度持續注入各細胞對應的培養液，進行多細胞動態共培養。

4、細胞培養板上設置多個細胞培養腔室，可注入多種不同的細胞懸液進行細胞培養，而且任意兩細胞培養腔室之間均設置有微通道，從而使所有的細胞培養腔室是相互連通的，能夠實現液體的自由流動交換。透明的細胞培養板，便于細胞培養的光學成像檢測以獲得高分辨率的樣品圖像，基于活細胞成像系統的原位檢測可以提供更多細胞活動的瞬時信號。

5、本專利申請的多細胞共培養芯片結構實現共培養模型中任意兩種細胞之間的相互作用，并允許在每個細胞培養腔室中添加特定的刺激因子，實現了各通道內細胞之間的信息交流，為研究藥物在多器官之間作用機制提供了平臺。

6、作為優選，細胞培養板表面下陷形成細胞培養腔室，細胞培養板上連接透明的蓋板，蓋板遮蓋細胞培養腔室；蓋板上和細胞培養腔室兩端對應位置分別設置入液口和出液口。

7、蓋板和細胞培養板緊密連接，從而實現細胞培養腔室的封閉，通過入液口注入細胞懸液和培養液，通過出液口排出培養液，實現多細胞動態共培養。透明的蓋板便于光學成像檢測。

8、作為優選，蓋板上設置細胞培養槽，細胞培養槽朝向細胞培養板設置，細胞培養槽開口處連接多孔膜，所有細胞培養腔室均與多孔膜有重疊。

9、蓋板上設置細胞培養槽，增加了一個細胞培養的腔室，多孔膜作為上層細胞培養槽中細胞貼壁生長的基底，并允許上下層的細胞培養槽和細胞培養腔室間進行信息交流，實現多細胞動態共培養。

10、作為優選，多個細胞培養腔室周向均布設置。

11、多個細胞培養腔室周向均布設置，便于微通道的布設。

12、作為優選，微通道包括多個間隔設置的微槽，微槽連通在細胞培養腔室之間。

13、多個間隔設置的微槽構成微通道，微槽小于細胞的直徑，保證了不同細胞培養腔室之間液體的自由流動交換。微槽大小為微米級，微通道允許細胞因子等分泌物自由交換，為多種細胞的共培養提供了可能。

14、作為優選，細胞培養腔室的寬度為500-1000μm，細胞培養腔室的深度為80-120μm。

15、細胞培養腔室的大小為微米級，既能減少試劑的消耗以降低成本，又能很好的匹配人體內生理微環境。

16、作為優選，細胞培養腔室包括第一腔室和第二腔室，第一腔室和第二腔室連接在一起呈轉角為鈍角的v形結構，三個細胞培養腔室設置在細胞培養板上形成“y”形結構，細胞培養腔室的第一腔室和第二腔室與相鄰兩細胞培養腔之間均設置微通道。

17、本方案中，三個細胞培養腔室設置在細胞培養板上形成“y”形結構，細胞培養腔室的第一腔室和第二腔室之間的夾角為120度，可用于三種細胞的動態共培養。細胞培養腔室的第一腔室和第二腔室與相鄰兩細胞培養腔之間均設置微通道，從而實現了任意兩細胞培養腔室之間的連通，有利于不同細胞培養室之間液體的自由流動交換。

18、另一種方案，細胞培養腔室包括第一腔室和第二腔室，第一腔室和第二腔室連接在一起呈轉角為銳角的v形結構，三個細胞培養腔室設置在細胞培養板上形成“△”形結構，細胞培養腔室的第一腔室和第二腔室與相鄰兩細胞培養腔之間均設置微通道。

19、本方案中，三個細胞培養腔室設置在細胞培養板上形成“△”形結構，細胞培養腔室的第一腔室和第二腔室之間的夾角為60度，可用于三種細胞的動態共培養。細胞培養腔室的第一腔室和第二腔室與相鄰兩細胞培養腔之間均設置微通道，從而實現了任意兩細胞培養腔室之間的連通，有利于不同細胞培養室之間液體的自由流動交換。

20、作為優選，微通道兩側的細胞培養腔室內的液體流動方向一致。

21、微通道兩側的細胞培養腔室內的液體流動方向一致，避免液體流體方向相反可能導致在持續灌注過程中連接微通道兩側的液體發生對流，對細胞造成物理損傷或降低液體中的物質交換效率。

22、作為優選，多個細胞培養腔室注入多種細胞懸液，細胞貼壁后持續注入各細胞對應的培養液，進行多細胞動態共培養。

23、通過這種方式實現了多細胞的動態共培養，有助于建立更仿生的體外模型，為生理病理研究、毒理學研究和藥物篩選提供更加準確的體外模型實驗平臺。

24、與現有技術相比，本發明的有益效果是：（1）本專利申請的多細胞共培養芯片結構實現共培養模型中任意兩種細胞之間的相互作用，并允許在每個細胞培養腔室中添加特定的刺激因子，實現了各通道內細胞之間的信息交流，為研究藥物在多器官之間作用機制提供了平臺；（2）本專利申請的多細胞共培養芯片實現了多細胞的動態共培養，有助于建立更仿生的體外模型，為生理病理研究、毒理學研究和藥物篩選提供更加準確的體外模型實驗平臺；（3）多細胞共培養芯片為每種細胞提高單獨的培養通道，并設置有單獨的入液口和出液口，可對各類細胞單獨進行藥物干預和取樣后生化檢測，允許對各類細胞樣本分別進行光學成像檢測。