【摘 要】
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随着肿瘤组织微环境对药物活性影响的阐明，其在抗肿瘤药物筛选及细胞耐药性相关研究中的重要性逐渐被人们所关注.1 已有研究表明，在不同的氧气浓度以及基质硬度条件下，肿瘤细胞对药物具有不同的药物响应性.2在体组织器官以其真实的组织微环境为该领域研究提供了直接有效的标本，但组织内生物化学等因素的复杂性特点致使无法对微环境中某个特定因素进行深入研究.动物实验能获得终端结果，但不易实时获取细胞生长和转移等方面
【机 构】
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清华大学化学系,北京市海淀区清华大学,100084
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随着肿瘤组织微环境对药物活性影响的阐明，其在抗肿瘤药物筛选及细胞耐药性相关研究中的重要性逐渐被人们所关注.1 已有研究表明，在不同的氧气浓度以及基质硬度条件下，肿瘤细胞对药物具有不同的药物响应性.2在体组织器官以其真实的组织微环境为该领域研究提供了直接有效的标本，但组织内生物化学等因素的复杂性特点致使无法对微环境中某个特定因素进行深入研究.动物实验能获得终端结果，但不易实时获取细胞生长和转移等方面的多种信息，且耗时耗力，费用较高.基于以上原因，本研究利用微流控技术将复杂的微环境体系进行简化，突出主要因素，利用更为简单可行的操作技术建立体外肿瘤细胞的水凝胶三维培养平台，模拟体内肿瘤组织的基质硬度梯度、氧气浓度双梯度，对肿瘤细胞在不同外部环境下的药物响应性进行研究，使得到的细胞分析结果能够真实反映肿瘤组织的在体状态.该装置可对其周围环境中单个或多个因素进行调控，将传统研究中复杂实验方法微型化和集成化，具有更强的可操作性.首先本研究在传统圣诞树结构的基础上从芯片物理微结构和数学分析的角度对芯片结构进行设计修改，结合混合扩散产生连续浓度梯度原理，设计和制作了一款具有连续线性氧气浓度和细胞三维培养基质硬度双梯度的双层微流控芯片，并对两种浓度梯度分别进行了荧光定量分析和数字化模拟.该芯片分为上下两层，上层形成水凝胶基质硬度梯度，提供细胞三维培养通道，下层为可以生成氧气浓度梯度的反应通道.随后，本实验对该芯片进行了初步应用研究，分别实现了A549肿瘤细胞在水凝胶基质硬度梯度和缺氧浓度梯度下的培养和药物刺激反应，以及氧气浓度和水凝胶基质硬度双梯度下肿瘤细胞的药物刺激分析.该方法可以在一个双层的PDMS芯片上同时产生氧气和细胞培养基质硬度两种浓度梯度，以用于肿瘤细胞氧气和基质硬度双浓度梯度下的药物响应性研究.
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