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【中图分类号】R730.3【文献标识码】A【文章编号】1632-5281（2015）5
【摘要】目的：探讨微流控芯片构架三维基质支架在肿瘤细胞侵袭模型中的应用效果。方法：本文基于留控芯片构件三维基质支架构件了一种新的多细胞共培养模式，并且整合了多环境维度、细胞和细胞以及细胞和胞外基质之间的相互作用，细胞区域性等多个因素，构件了一种微环境，实时监测细胞的迁移和侵袭等相应。结果：微流控芯片制作完毕后采用大小在2cm×4cm左右，5个平行于主通道由中间部位的微柱阵列所连同。微柱均为正六边形，排布组成的特殊窄口结构能够保证液体灌注的精确定位；根据实验组和对照组的设置完成共培养模型的搭建。肿瘤细胞将从基质胶包裹在三维生长条件，二者可以由中间的基质胶隔开；在共同培养条件下HUVECs响应不同的肿瘤细胞诱导而凝胶中的迁移情况。实验进行了6天，EC对照组中细胞的迁移行为并没有表现随时间相关的显著增加；共同培养下能够观察到HUVECs在起始界面向凝胶中大量迁移并具有明显的方向性。结论：微流控芯片构架三维基质支架在肿瘤细胞侵袭模型中使用效果理想，能够挺过一个相对简便而又具有整合价值的研究平台。
【关键词】微流控芯片构架三维基质支架；肿瘤细胞侵袭模型；应用效果
肿瘤是临床上常见的疾病，这种疾病随着人们生活环境的变化其发生率也相应的出现上升趋势，患者发病后症状特征显著，如果不及时采取有效方法治疗将会诱发其他疾病，严重者将威胁其生命。肿瘤的发展、发生是一个多步骤且随着时间、空间级联动态变化的过程，从生长到转移都需要肿瘤细胞和周围多种细胞之间的相互作用，并且伴随着胞外基质降解和肿瘤血管的生成等步骤，这些生理行为对肿瘤的生长过程中均发挥重要的作用[1]。近年来，随着我国微结构工艺的不断发展以及光刻技术的日趋成熟，微流控芯片构架三维基质支架在肿瘤细胞侵袭模型中广为使用，为了探讨微流控芯片构架三维基质支架在肿瘤细胞侵袭模型中的应用效果。本文基于留控芯片构件三维基质支架构件了一种新的多细胞共培养模式，报告如下。
1.资料与方法
1.1微流控芯片的设计与制作
实验中，自行设计制作微流控芯片，该芯片主体结构为5个通道，通道为水平直线排布，并且不同通道之间相互平行，主通道之间过一系列正六边形微柱阵列，主通道宽为400um，高为150um，长20mm。微柱阵列则由长为100um的正六边形组成，柱高150um，均和主通道一致，柱间中轴线间隔100um。采用标准软光刻技术加工芯片，制作时PDMS预聚液和固化剂根据10：1的比例进行，经过等离子处理40s后，将基片和载玻片键合封闭牢靠后得到微流控芯片。
1.2 细胞的制备和灌注
实验模型中，采用和基质胶混合的3D培养方式，选择对数期细胞配制成相应的细胞悬液，并且和提前溶解的基质胶进行混合，从而获得肿瘤细胞的预聚液，并保证积液能够灌注整个通道，然后进行30min孵育[2]。
1.3 三维共培养模型的搭建
在微流控芯片中搭建起肿瘤细胞和 HUVECs的三维共培养模型需要通过核实的灌注方法和顺序，个实验组和共培养组的设置方式。同时，完成HUBECs细胞贴壁并消除气泡，然后将芯片放在湿润的培养皿中在细胞培养箱中平衡过夜以去除气泡，从而完成三维模型的搭建（见图1）。
图1 三维共培养模型搭建实物图
1.4统计学方法
采用SPSS16软件分析，计数资料行卡方检验，采用n（%）表示，计量资料行T检验，采用（均数±方差）表示，P<0.05表示具有统计学意义。
2.结果
2.1 微流控芯片的构造与特征
本次研究中，微流控芯片制作完毕后采用大小在2cm×4cm左右，5个平行于主通道由中间部位的微柱阵列所连同。微柱均为正六边形，排布组成的特殊窄口结构能够保证液体灌注的精确定位。
2.2 搭建的三维共培养模型
根据实验组和对照组的设置完成共培养模型的搭建。肿瘤细胞将从基质胶包裹在三维生长条件，二者可以由中间的基质胶隔开。随着培养的不断进行，不同的细胞分泌的多种生长因子将通过液体渗透越中间凝胶介质而扩散到对方的生长区域，从而形成方向性浓度梯度，完成相互间的持续的影响。
2.3 共培养条件下内皮细胞的迁移
本次研究中，在共同培养条件下HUVECs响应不同的肿瘤细胞诱导而凝胶中的迁移情况。实验进行了6天，EC对照组中细胞的迁移行为并没有表现随时间相关的显著增加；共同培养下能够观察到HUVECs在起始界面向凝胶中大量迁移并具有明显的方向性。
图2 共培养条件下 HUVECs 向基质胶中迁移
3.讨论
本次研究中，利用微流控芯片整合了微环境中的几个重要因素，搭建了一种新的三维共培养模型，在满足肿瘤细胞和血管内皮细胞不同生长条件的同时，各自的生成信号也由渗透扩散形成浓度梯度分布，从而完成细胞间的沟通和相互影响。在共同培养组中HepG2 与CAOV-3 均可对 HUVECs 的迁移能力产生明显的诱导效果，，使得其积极的向中间凝胶区域进行迁移。同时，在肿瘤细胞的共同培养模型中的表现同样值得注意，两种肿瘤细胞在共同培养的条件下表现出两种几乎相反的迁移状况，这个现象更加符合病理迁移特征。出现这种现象的原因是多方面的，可能涉及环境对基质胶特性的影响，应激细胞和基质胶之间的相互作用等。由于共同培养时HUVEC存在，环境中的生化因子的种类和浓度也会出现相应的变化，除了可以直接作用于细胞的迁移，也能够通过改变基质胶黏弹性间接的影响肿瘤细胞和基质胶的相互作用[3]。
综上所述，微流控芯片构架三维基质支架在肿瘤细胞侵袭模型中使用效果理想，能够挺过一个相对简便而又具有整合价值的研究平台。
【参考文献】
[1]戴小珍，蔡绍皙，叶群芳，等.基于微流控芯片构建一种新的体外血管生成模型[J].科学通报，2011，56（32）：2319–2327
[2]宋振，蔡绍皙，陈斯佳，等.基于微流控芯片构建三维基质支架中的肿瘤细胞侵袭模型型[J].科学通报，2012，57（57）：2184–2191
[3]赵毅，刘刚，蔡绍皙，等.基于微流控芯片构建的肿瘤细胞三维共培养模型[J].科学通报，2014，59（28）：2868-2876
【摘要】目的：探讨微流控芯片构架三维基质支架在肿瘤细胞侵袭模型中的应用效果。方法：本文基于留控芯片构件三维基质支架构件了一种新的多细胞共培养模式，并且整合了多环境维度、细胞和细胞以及细胞和胞外基质之间的相互作用，细胞区域性等多个因素，构件了一种微环境，实时监测细胞的迁移和侵袭等相应。结果：微流控芯片制作完毕后采用大小在2cm×4cm左右，5个平行于主通道由中间部位的微柱阵列所连同。微柱均为正六边形，排布组成的特殊窄口结构能够保证液体灌注的精确定位；根据实验组和对照组的设置完成共培养模型的搭建。肿瘤细胞将从基质胶包裹在三维生长条件，二者可以由中间的基质胶隔开；在共同培养条件下HUVECs响应不同的肿瘤细胞诱导而凝胶中的迁移情况。实验进行了6天，EC对照组中细胞的迁移行为并没有表现随时间相关的显著增加；共同培养下能够观察到HUVECs在起始界面向凝胶中大量迁移并具有明显的方向性。结论：微流控芯片构架三维基质支架在肿瘤细胞侵袭模型中使用效果理想，能够挺过一个相对简便而又具有整合价值的研究平台。
【关键词】微流控芯片构架三维基质支架；肿瘤细胞侵袭模型；应用效果
肿瘤是临床上常见的疾病，这种疾病随着人们生活环境的变化其发生率也相应的出现上升趋势，患者发病后症状特征显著，如果不及时采取有效方法治疗将会诱发其他疾病，严重者将威胁其生命。肿瘤的发展、发生是一个多步骤且随着时间、空间级联动态变化的过程，从生长到转移都需要肿瘤细胞和周围多种细胞之间的相互作用，并且伴随着胞外基质降解和肿瘤血管的生成等步骤，这些生理行为对肿瘤的生长过程中均发挥重要的作用[1]。近年来，随着我国微结构工艺的不断发展以及光刻技术的日趋成熟，微流控芯片构架三维基质支架在肿瘤细胞侵袭模型中广为使用，为了探讨微流控芯片构架三维基质支架在肿瘤细胞侵袭模型中的应用效果。本文基于留控芯片构件三维基质支架构件了一种新的多细胞共培养模式，报告如下。
1.资料与方法
1.1微流控芯片的设计与制作
实验中，自行设计制作微流控芯片，该芯片主体结构为5个通道，通道为水平直线排布，并且不同通道之间相互平行，主通道之间过一系列正六边形微柱阵列，主通道宽为400um，高为150um，长20mm。微柱阵列则由长为100um的正六边形组成，柱高150um，均和主通道一致，柱间中轴线间隔100um。采用标准软光刻技术加工芯片，制作时PDMS预聚液和固化剂根据10：1的比例进行，经过等离子处理40s后，将基片和载玻片键合封闭牢靠后得到微流控芯片。
1.2 细胞的制备和灌注
实验模型中，采用和基质胶混合的3D培养方式，选择对数期细胞配制成相应的细胞悬液，并且和提前溶解的基质胶进行混合，从而获得肿瘤细胞的预聚液，并保证积液能够灌注整个通道，然后进行30min孵育[2]。
1.3 三维共培养模型的搭建
在微流控芯片中搭建起肿瘤细胞和 HUVECs的三维共培养模型需要通过核实的灌注方法和顺序，个实验组和共培养组的设置方式。同时，完成HUBECs细胞贴壁并消除气泡，然后将芯片放在湿润的培养皿中在细胞培养箱中平衡过夜以去除气泡，从而完成三维模型的搭建（见图1）。
图1 三维共培养模型搭建实物图
1.4统计学方法
采用SPSS16软件分析，计数资料行卡方检验，采用n（%）表示，计量资料行T检验，采用（均数±方差）表示，P<0.05表示具有统计学意义。
2.结果
2.1 微流控芯片的构造与特征
本次研究中，微流控芯片制作完毕后采用大小在2cm×4cm左右，5个平行于主通道由中间部位的微柱阵列所连同。微柱均为正六边形，排布组成的特殊窄口结构能够保证液体灌注的精确定位。
2.2 搭建的三维共培养模型
根据实验组和对照组的设置完成共培养模型的搭建。肿瘤细胞将从基质胶包裹在三维生长条件，二者可以由中间的基质胶隔开。随着培养的不断进行，不同的细胞分泌的多种生长因子将通过液体渗透越中间凝胶介质而扩散到对方的生长区域，从而形成方向性浓度梯度，完成相互间的持续的影响。
2.3 共培养条件下内皮细胞的迁移
本次研究中，在共同培养条件下HUVECs响应不同的肿瘤细胞诱导而凝胶中的迁移情况。实验进行了6天，EC对照组中细胞的迁移行为并没有表现随时间相关的显著增加；共同培养下能够观察到HUVECs在起始界面向凝胶中大量迁移并具有明显的方向性。
图2 共培养条件下 HUVECs 向基质胶中迁移
3.讨论
本次研究中，利用微流控芯片整合了微环境中的几个重要因素，搭建了一种新的三维共培养模型，在满足肿瘤细胞和血管内皮细胞不同生长条件的同时，各自的生成信号也由渗透扩散形成浓度梯度分布，从而完成细胞间的沟通和相互影响。在共同培养组中HepG2 与CAOV-3 均可对 HUVECs 的迁移能力产生明显的诱导效果，，使得其积极的向中间凝胶区域进行迁移。同时，在肿瘤细胞的共同培养模型中的表现同样值得注意，两种肿瘤细胞在共同培养的条件下表现出两种几乎相反的迁移状况，这个现象更加符合病理迁移特征。出现这种现象的原因是多方面的，可能涉及环境对基质胶特性的影响，应激细胞和基质胶之间的相互作用等。由于共同培养时HUVEC存在，环境中的生化因子的种类和浓度也会出现相应的变化，除了可以直接作用于细胞的迁移，也能够通过改变基质胶黏弹性间接的影响肿瘤细胞和基质胶的相互作用[3]。
综上所述，微流控芯片构架三维基质支架在肿瘤细胞侵袭模型中使用效果理想，能够挺过一个相对简便而又具有整合价值的研究平台。
【参考文献】
[1]戴小珍，蔡绍皙，叶群芳，等.基于微流控芯片构建一种新的体外血管生成模型[J].科学通报，2011，56（32）：2319–2327
[2]宋振，蔡绍皙，陈斯佳，等.基于微流控芯片构建三维基质支架中的肿瘤细胞侵袭模型型[J].科学通报，2012，57（57）：2184–2191
[3]赵毅，刘刚，蔡绍皙，等.基于微流控芯片构建的肿瘤细胞三维共培养模型[J].科学通报，2014，59（28）：2868-2876