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CN116457452A - 高通量细胞迁移测定板及其制造方法 - Google Patents

高通量细胞迁移测定板及其制造方法 Download PDF

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CN116457452A
CN116457452A CN202180072023.1A CN202180072023A CN116457452A CN 116457452 A CN116457452 A CN 116457452A CN 202180072023 A CN202180072023 A CN 202180072023A CN 116457452 A CN116457452 A CN 116457452A
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CN
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microchannels
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cmap
reservoir
top plate
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CN202180072023.1A
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Inventor
R·M·巴克胡
D·P·大卫
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Original Assignee
University of Texas System
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Publication date
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Abstract

提供了用于高通量微流体迁移测定的细胞迁移测定板(CMAP)组件及其制造方法。所述CMAP组件包括具有多个孔的顶板，所述顶板与具有多个凹槽的底板对齐。所述多个孔中的每一个都至少部分地由第一储室和第二储室、以及在这两个储室之间延伸的分割壁所限定。所述底板被固定到所述顶板，以形成多个微通道，使得多个微通道中的每一个都由分割壁中的一个分割壁的一部分和所述多个凹槽中的相应的一个凹槽的一部分所限定。所述多个微通道能够实现所述储室之间的连通，以及穿过所述微通道的细胞迁移的可视化。以这种方式，细胞穿过所述微通道的迁移可以被可视化，以用于测试和筛选的应用。

Description

高通量细胞迁移测定板及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年10月22日提交的序列号为63/104,093的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过援引并入本申请。
技术领域
本发明构思涉及用于高通量肿瘤细胞迁移的微流体装置及其制造方法。所述微流体装置可以用于肿瘤药物筛选的应用。
背景技术
传统的迁移测定利用二维(2D)表面来评估肿瘤细胞迁移。在划痕/间隙型测定中，细胞经由粘附依赖性迁移、或间充质模式迁移朝向空的空间迁移。在侵袭测定中(例如，Boyden室)，提供了致密的细胞外基质(ECM)和狭窄的孔，并且迁移由跨过薄膜的趋化梯度所驱动。无论是划痕/间隙型测定、还是侵袭测定都不能再现在体内看到的肿瘤细胞的任何三维(3D)迁移表型。
尽管最近的一些3D测定(例如，多细胞肿瘤球体(MCTS))部分地再现了肿瘤的复杂的微环境，但是由于各种原因(包括细胞在肿瘤的球体内不迁移)，这些方法不适用于迁移研究。
此外，商用的微通道装置被用在各种生物应用中。传统的迁移研究是用基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的微流体装置来进行的(该装置采用软光刻法制造)。尽管基于PDMS的迁移装置适用于低通量、或概念验证型的实验，但这些装置不适合用于生产高质量临床测定所需的具有可复现的通道尺寸的高密度和高容量迁移装置阵列。
因此，需要开发用于高通量细胞迁移研究的装置和相关的技术，所述装置和相关的技术不存在前面所提到的缺陷，可适应于各种不同的应用要求，并且高效、经济、且易于制造和利用。
发明内容
本发明构思提供了多个细胞迁移测定板(CMAP)组件(所述CMAP组件是可操作的，以用作用于研究细胞迁移的高通量微流体装置板)、制造微流体装置板并形成CMAP组件的方法、以及使用CMAP组件以量化细胞迁移的图像分析程序。
通过形成由顶板和底板限定的CMAP组件，前面所提到的内容可以在本发明构思中的一个方面中实现。顶板具有多个孔(well)，所述多个孔被布置成具有多列和多行的阵列。孔中的每一个都至少部分地由一对储室所限定。底板是具有多个凹槽的微加工的板。当顶板和底板连接时，形成了由所述多个凹槽和顶板的一部分所限定的多个微通道。微通道连接每对储室中的相应的储室。具有孔的顶板和底板可以用与具有高的特征再现性的大规模生产相兼容的材料和技术来制造。在一些实施例中，可以将肿瘤细胞播种在所述一对储室中的一个储室(称为输入储室)中，而另一个储室(称为输出储室)是可操作的，以在肿瘤细胞穿过所述多个微通道中的一个迁移之后接收肿瘤细胞。在CMAP组件中的微通道可以设计成允许肿瘤细胞的单细胞迁移、和/或集体迁移。在两个储室之间没有任何化学梯度的情况下，肿瘤细胞在微通道中的物理限制可以触发3D迁移表型。由于由延伸的凹槽和微通道所提供的空间线索，迁移的肿瘤细胞被极化。迁移的细胞具有极性(例如，前和后)。在没有极性的情况下，细胞会在各个方向上移动。然而，在具有由空间引起的极性的情况下，会引起细胞在微通道中向前移动。因此，凹槽和微通道的尺寸(L×W×H)引起3D的迁移模式，与此同时，会在合理的一段时间内完成迁移测定。
CMAP组件提供了肿瘤细胞在微通道中的3D迁移模式。3D迁移模式与体内迁移模式相似。3D迁移模式与2D间充质迁移模式在本质上是不同的。迁移模式的差异对于评估药物反应是重要的，因为当在2D表面迁移的细胞过渡到3D受限的空间时，细胞的细胞骨架会经历巨大的转变。此外，细胞核会显著地改变形状，以促进在微通道的紧密受限的3D空间中的运动。细胞核的形状和尺寸的这种变化可以调节转录，并且可以潜在地影响细胞周期进程。
CMAP组件产生例如限定的几何形状和尺寸的物理环境，以有意地和可控地触发在受限的肿瘤细胞中观察到的3D迁移表型。CMAP组件使得使用者能够在单细胞水平上研究肿瘤细胞迁移，而无需牺牲当前显微成像技术所提供的任何成像分辨率。CMAP组件是可操作的，以在对细胞培养没有任何机械或化学扰动的情况下查询肿瘤细胞的迁移表型。相比之下，常规的迁移测定中所使用的常规的2D表面不能(例如，物理上、或生物分子上)再现肿瘤组织的3D微环境。使用本发明构思的CMAP组件，可以在高通量板式读取器中对迁移的整个过程进行成像和量化。
本公开提供了不同的CMAP组件(例如，大阵列规格和小阵列规格)。在一些实施例中，小阵列规格CMAP组件(具有以2×2样式布置的四(4)组微孔的阵列)具有与标准显微镜载玻片相同的尺寸。小阵列规格CMAP组件是为低通量基础研究的应用而设计的，以研究3D肿瘤细胞迁移。
在一个实施例中，大阵列规格CMAP组件(具有以8×12样式布置的九十六(96)组微孔的阵列)在尺寸上与用于细胞培养的工业标准九十六(96)孔板具有相同的尺寸，其中每个孔都有240个微通道。大阵列规格的CMAP组件的应用之一是用于肿瘤药物的高通量筛选。大阵列规格的CMAP组件可以具有高通量、高含量成像仪/板读取器，并且可以触发体内迁移表型，这对于大型药物库的稳健的迁移测定筛选是必要的。
本发明构思的其它方面、优点、和实用性将部分地在下面的说明书中阐述，并且部分地，将从说明书中显而易见，或者可以通过实践本发明构思而了解。
上述内容旨在是说明性的，而不意味着是一种限制。通过研究下面的说明书和包括说明书的部分的附图，可以做出本发明构思的许多特征和子组合，并且这些特征和子组合将是显而易见的。这些特征和子组合可以在不参考其他的特征和子组合的情况下使用。
附图说明
通过示例的方式示出了本发明构思的实施例，其中，相似的附图标记表示类似的元件，并且其中：
图1A是在组装大规格细胞迁移测定板(CMAP)组件之前，根据本发明构思的实施例的大规格CMAP组件的顶板的底部透视图，其示出了穿过顶板延伸的九十六(96)个孔；
图1B是在组装大规格CMAP组件之前，根据本发明构思的实施例的大规格CMAP组件的底板的顶部透视图，其示出了压印到底板中的九十六(96)组凹槽；
图1C是根据本发明构思的实施例的图1A的顶板的顶部透视图；
图1D是在组装大规格CMAP组件之前，根据本发明构思的实施例的图1A至图1C的顶板和底板的顶部透视图；
图2A是在组装大规格CMAP组件之前，根据本发明构思的实施例的图1A的顶板的单个孔的顶部平面图，其示出了两个储室；
图2B是在组装大规格CMAP组件之后，根据本发明构思的实施例的顶板的单个孔的顶部平面图，其示出了在单个孔内的两个储室和底板的单组狭槽被组装以形成微通道；
图3A是在组装大规格CMAP组件时，根据本发明构思的实施例的CMAP组件的横截面透视图，其示出了所形成的微通道；
图3B是根据本发明构思的实施例的图3A的放大的视图，其中示出了隐藏的部分；
图3C是在组装大规格CMAP组件时，根据本发明构思的实施例的CMAP组件的立式侧向横截面图，其示出了所形成的微通道；
图4A是在组装小规格CMAP组件之前，根据本发明构思的实施例的小规格CMAP组件的顶板的底部透视图，其示出了具有穿过顶板延伸的八(8)个储室的四(4)个孔；
图4B是在组装小规格CMAP组件之前，根据本发明构思的实施例的示出了四(4)组凹槽的底板、和图4A的顶板的顶部透视图；
图5是根据本发明构思的实施例的流程图，其说明了形成大规格CMAP组件、或小规格CMAP组件的步骤；
图6A是根据本发明构思的实施例的大规格CMAP组件的顶部透视图，其中图1A至图1D的顶板和底板经由焊接过程连接在一起；
图6B是根据本发明构思的实施例的小规格CMAP组件的顶部透视图，其中图4A至图4B的顶板和底板经由焊接过程连接在一起；
图7A是根据本发明构思的实施例的图2B的放大的剖视图，其示出了穿过荧光图像的示例性的微通道迁移的细胞；
图7B是根据本发明构思的实施例的图2B的放大的剖视图，其示出了穿过荧光图像的示例性的微通道迁移的细胞；
图8A是根据本发明构思的实施例的输入储室、输出储室、和穿过CMAP组件的微通道迁移的细胞的差分干涉对比(DIC)图像；
图8B是根据本发明构思的实施例的DIC图像，其示出了在微通道中的细胞迁移；
图8C是根据本发明构思的实施例的放大的DIC图像，其示出了在微通道中的细胞迁移；和
图8D是根据本发明构思的实施例的放大的DIC图像，其示出了在微通道中的细胞迁移。
附图并不将本发明构思限制于本文所公开和描述的具体实施例。附图不一定按比例绘制，而是强调清楚地说明本发明构思的某些实施例的原理。
具体实施方式
下面的详细的描述参考了阐释本发明构思的各种实施例的附图。图示和描述旨在足够详细地描述本发明构思的各方面和实施例，以使本领域技术人员能够实践本发明构思。在不脱离本发明构思的范围的情况下，可以利用其他的部件，并且可以做出改变。因此，下面的描述不应被视为具有限制意义。本发明构思的范围仅由所附权利要求、以及享有这些权利要求的等同物的全部范围来限定。
I.术语
本文所使用的短语和术语是为了描述的目的，并且不应被视为限制性的。例如，使用单数术语(例如，“一个”)并不旨在作为物品的数量的限制。此外，在说明书中使用关系术语(例如，但不限于“顶”、“底”、“左”、“右”、“上”、“下”、“向下”、“向上”、和“侧”)，是为了清楚地具体参考附图，而不旨在限制本发明构思或所附权利要求的范围。
此外，由于本发明构思易受许多不同形式的实施例的影响，旨在将本公开视为本发明构思的原理的示例，而不旨在将本发明构思限制于所示和所述的具体实施例。本发明构思的任何一个特征可以单独地使用，或者与任何其他的特征相结合地使用。说明书中对术语“实施例(embodiment)”、“实施例(embodiments)”、和/或类似的术语的引用意味着所提及的一个和/或多个特征被包括在说明书的至少一个方面。除非如此说明和/或本领域技术人员从说明书中容易看出，说明书中对术语“实施例(embodiment)”、“实施例(embodiments)”、和/或类似的术语的单独引用不一定是指同一实施例，而且也不是相互排斥的。例如，在一个实施例中所描述的特征、结构、过程、步骤、动作、或诸如此类也可以包括在其他的实施例中，但不是必须包括。因此，本发明构思可以包括本文所描述的实施例的各种组合、和/或集成。此外，正如本文所述的本公开的所有方面，对其实践来说都不是必不可少的。同样地，本发明构思的其他的系统、方法、特征、和优点对于本领域技术人员来说，在附图和说明书的审查上将是显而易见的，或变得显而易见。所有这些额外的系统、方法、特征、和优点都旨在包括在本说明书中，处于本发明构思的范围内，并且被权利要求所涵盖。
任何程度的术语(例如但不限于在说明书和所附权利要求中使用的“基本上”)应当理解为包括精确的构造、或者类似但不精确的构造。例如，“基本上平面的表面”是指具有精确的平面的表面、或者具有类似但不精确的平面的表面。类似地，在说明书和所附权利要求中所使用的术语“大约”或“约”应当理解为包括所列举的值、或者是所列举的值的三倍或是所列举的值的三分之一的值。例如，“大约3mm”包括从1mm至9mm的所有值，以及“约50度”包括从16.6度至150度的所有值。例如，它们可以指小于或等于±5％(例如，小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.2％、小于或等于±0.1％、小于或等于±0.05％)。
术语“包括”、“包含”、和“具有”在本公开中可交换地使用。术语“包括”、“包含”、和“具有”意味着包括但不一定限于如此描述的事物。
最后，本文所使用的术语“或”、和“和/或”应当被解释为包含性的，或被解释为意指任意一个、或任意组合。因此，“A、B、或C”、或“A、B、和/或C”是指以下任意一项:“A”、“B”、或“C”；“A和B”；“A和C”；“B和C”；“A、B、和C”。只有当元件、功能、步骤、或动作的组合以某种方式固有地相互排斥时，才会出现此定义的例外。
II.总体结构
转到图1A至图1D，根据本发明构思的一个实施例，示出了大规格细胞迁移测定板(CMAP)组件100。CMAP组件100通常由顶板102和底板104所限定。
顶板102包括完全延伸穿过顶板102的九十六(96)个孔106。孔106布置在阵列108中，所述阵列具有八(8)个行110、和十二(12)个列112。顶板102也可以在顶板102的一侧上可选择地包括倒角。所述倒角可以用作对齐标记，以便于将相似的形状(例如，具有相应的倒角)的盖子组装到顶板102上，以封闭孔106的一侧。
孔106中的每一个都由周边侧壁114来限定，其中周边侧壁114的顶部周边边缘116与底部周边边缘118间隔开。周边侧壁114限定了一组储室120(例如，完全延伸穿过顶板102的第一储室和第二储室)，从而使得孔106中的每一个基本上都是无底的。
底板104包括九十六(96)个凹槽组122，所述凹槽组形成在底板104的一侧126上的基本上平面的表面124中。凹槽组122中的每一组都包括对应于孔106中的一个的凹槽128的线性阵列。凹槽128的线性阵列中的每个凹槽都由相对的侧壁130和侧壁132、在侧壁130、132之间延伸的底壁134、以及在侧壁130、132之间延伸的相对的端壁136和端壁138来限定。相对的侧壁130和侧壁132、底壁134、以及端壁136和端壁138共同限定了用于接收一个或多个细胞或药物的细长的空腔140。
可以预见的是，在不脱离本发明构思的范围的情况下，凹槽128的线性阵列可以包括任意数量的凹槽，其中不同的凹槽具有不同的形状和/或尺寸。实际上，图中所示的凹槽的数量、尺寸、和形状仅仅是为了说明的目的，以理解本发明构思。在一个实施例中，凹槽128的线性阵列包括二百四十(240)个凹槽，所述凹槽具有5μm×5μm的横截面、和700μm的长度。
如图所示，图1A和图1C分别示出了在组装到底板104(经由图1B示出)之前，大规格CMAP组件100的顶板102的底部透视图和顶部透视图。图1D是将顶板102固定到底板104以形成大规格CMAP组件100之前，与底板104对齐的顶板102的顶部透视图。
转到图2A，示出了在组装大规格CMAP组件100之前，孔106中的一个孔的放大的顶部平面图，所述孔带有顶板102的一组储室120。储室120中的每一个都包括周边侧壁114，其中周边侧壁114的顶部周边边缘116与底部周边边缘118间隔开。分隔部或者分割壁部分204在储室120之间延伸。在一个实施例中，分割壁部分204以500μm的厚度分隔储室120。可以预见的是，在不脱离本发明构思的范围的情况下，分割壁部分204的厚度可以更大或更小。
转向图2B至图3C，示出了在组装大规格CMAP组件100之后，顶板102的孔106中的一个(其具有一组储室120)、和底板104的凹槽128的线性阵列中的一个。当顶板102和底板104被组装以形成大规格CMAP组件100时，底板104的平面的表面124抵接周边侧壁114的底部周边边缘118，使得所述一组储室120中的每一个储室、和孔106中的每一个孔都被底板104密封，并且形成微通道210，所述微通道流体地连接所述一组储室120中的每一个储室。
微通道210中的每一个都包括位于其相对的端部处的入口212和出口214，以限定在所述一组储室120中的每一个储室之间的单向的流体连通。微通道210中的每一个都由凹槽128的线性阵列中的每个凹槽的中间部分220、和用作微通道顶部的分割壁部分204的表面所限定。在中间部分220的一侧上，凹槽128的线性阵列中的每个凹槽的入口部分224都不具有微通道顶部，因此，所述入口部分保持通向储室120中的第一储室内，所述第一储室是可操作的，以用作播种或输入储室。以这种方式，所述输入储室可以用于暂时地容纳细胞，并将细胞导入到微通道210中的相应的一个内。在中间部分220的另一侧上，凹槽128的线性阵列中的每个凹槽的出口部分226也都不具有微通道顶部，因此，也都保持通向储室120中的第二储室内，所述第二储室是可操作的，以用作输出储室。以这种方式，在肿瘤细胞穿过多个微通道中的一个迁移之后，所述输出储室可以用于接收肿瘤细胞。入口部分224和出口部分226有利地提供了额外的余量，以防在组装顶板102和底板104期间凹槽128的线性阵列和分割壁部分204之间未对齐。在一个实施例中，当正确地对齐时，凹槽128的线性阵列中的每个凹槽都具有约700μm的长度，并且入口部分224和出口部分226分别超过分割壁部分204的任一侧突出约100μm，所述分割壁部分具有约500μm的厚度。在一个实施例中，微通道210具有变化的长度和/或横截面。例如，可以预见的是，分割壁部分204的宽度可以增加或减少，以分别增加或减少微通道210的长度和/或横截面。以这种方式，顶板102和底板104是有利地可操作的，以用作微流体装置板，所述微流体装置板使得使用者能够查询细胞(例如，肿瘤细胞)的迁移潜力。
在一个实施例中，大规格CMAP组件100包括270×96、或25920个微通道210。在一个实施例中，微通道308可以具有正方形的横截面(例如5μm×5μm)、或者矩形的横截面(例如5μm×3μm)。可以预见的是，在不脱离本发明构思的范围的情况下，微通道210的数量可以更多或更少、和/或尺寸可以更大或更小。以这种方式，考虑到高数量的微通道210，CMAP组件100相对于基本的微流体迁移装置是有利地可操作的，以提供高通量。
如图所示，图3A示出了形成有微通道210的CMAP组件100的透视图；图3B示出了图3A的放大的视图(包括被分割壁部分204隐藏的部分)；以及图3C示出了经由顶板102和底板104形成的微通道210的侧视图。
转到图4A至图4B，示出了根据本发明构思的一个实施例的小规格细胞迁移测定板(CMAP)组件400。CMAP组件400通常是由顶板402和底板404所限定的。
顶板202包括完全延伸穿过顶板202的四(4)个孔406。孔406布置在具有两(2)个行411和两(2)个列412的阵列408中。孔406中的每一个都由周边侧壁414所限定，其中，周边侧壁414的顶部周边边缘416与底部周边边缘418间隔开。周边侧壁414限定了一组储室420(例如，第一储室和第二储室)，所述储室完全延伸穿过顶板202，从而使得孔406中的每一个都基本上是无底的。
底板404包括四(4)个凹槽组422，所述凹槽组形成在底板404的一侧426上的平面的表面424内。凹槽组422中的每一组都包括对应于孔406中的相应一个孔的凹槽428的线性阵列。类似于凹槽128的线性阵列中的每个凹槽，凹槽428的线性阵列中的每个凹槽都由相对的侧壁、在侧壁之间延伸的底壁、和在侧壁之间延伸的相对的端壁所限定。相对的侧壁、底壁、和端壁共同限定了用于接收一个或多个细胞或药物的细长的空腔。
可以预见的是，在不脱离本发明构思的范围的情况下，凹槽428的线性阵列可以包括任意数量的凹槽，其中不同的凹槽具有不同的形状和/或尺寸。实际上，图中所示的凹槽的数量、尺寸、和形状仅仅是为了说明的目的，以理解本发明构思。在一个实施例中，凹槽428的线性阵列包括二百四十(240)个凹槽，所述凹槽具有5μm×5μm的横截面、和700μm的长度。
所述一组储室420中的每一个储室都包括穿过底板404延伸的周边侧壁414。顶板402包括在该组储室420之间延伸的分隔部或分割壁部分444。在一个实施例中，分割壁部分444以500μm的厚度将该组储室420分隔开。可以预见的是，在不脱离本发明构思的范围的情况下，分割壁部分444的厚度可以更大或更小。
当顶板402和底板404被组装以形成小规格CMAP组件400时，底板404的平面的表面424抵接顶板402，使得所述一组储室420中的每一个储室、和孔406中的每一个孔都被底板404密封，并且形成微通道，所述微通道流体地连接所述一组储室420中的每一个储室。
类似于微通道210，微通道410中的每一个都包括位于其相对的端部的入口和出口，以限定在所述一组储室420中的每一个储室之间的单向的流体连通。微通道410中的每一个都由凹槽428的线性阵列中的每个凹槽的中间部分和用作微通道顶部的分割壁部分444的表面所限定。在中间部分的一侧上，凹槽428的线性阵列中的每个凹槽的入口部分都不具有微通道顶部，因此，所述入口部分保持通向所述一组储室420中的第一储室内，所述第一储室是可操作的，以用作播种或输入储室。以这种方式，所述输入储室可以用于暂时地容纳细胞，并将细胞导入到微通道410中的相应的一个内。在中间部分的另一侧上，凹槽428的线性阵列中的每个凹槽的出口部分也都不具有微通道顶部，因此，也都保持通向所述一组储室420中的第二储室内，所述第二储室是可操作的，以用作输出储室。以这种方式，在肿瘤细胞穿过多个微通道中的一个迁移之后，所述输出储室可以用于接收肿瘤细胞。入口部分和出口部分有利地提供了额外的余量，以防在组装顶板402和底板404期间凹槽428的线性阵列和分割壁部分444之间未对齐。在一个实施例中，当正确地对齐时，凹槽428的线性阵列中的每个凹槽都具有约700μm的长度，并且入口部分和出口部分分别超过分割壁部分444的任一侧突出约100μm，所述分割壁部分具有约500μm的厚度。在一个实施例中，微通道410具有变化的长度和/或横截面。例如，可以预见的是，分割壁部分444的宽度可以增加或减少，以分别增加或减少微通道410的长度和/或横截面。以这种方式，顶板402和底板404是有利地可操作的，以用作微流体装置板，所述微流体装置板使得使用者能够查询细胞(例如，肿瘤细胞)的迁移潜力。
如图所示，图4A和图4B分别示出了在组装到底板404之前，小规格CMAP组件400的顶板402的底部透视图和顶部透视图。
微通道设计
CMAP组件100、400可以设计成具有各种几何形状的微通道210、410(例如，变化的长度、变化的宽度、和/或变化的高度)，这有利地允许对各种类型的肿瘤细胞和/或药物进行测试和实验。
可以选择微通道尺寸(例如，横截面和长度)用于单细胞迁移测定或用于集体细胞迁移测定。当微通道210、410中的一个微通道较宽，并且为细胞提供更小的物理限制时，微通道210、410中的所述一个微通道为细胞提供二维(2D)迁移，并且细胞不接触侧壁130和132、底壁134、和用作微通道顶部的分割壁部分204和444的表面中的不到全部的表面(比如，不接触这些表面中的一个或两个表面)。相反地，当微通道210、410中的一个微通道较窄，并且为细胞提供更大的物理限制时，细胞被迫挤压穿过微通道210、410中的所述一个微通道，例如，细胞通过接触侧壁130和132、底壁134、和用作微通道顶部的分割壁部分204和444的表面中的所有表面而被迫挤压穿过微通道210、410中的所述一个微通道。以这种方式，微通道210、410中的所述一个微通道的更大的物理限制为细胞提供三维(3D)迁移。
细胞在微通道210、410中的迁移时间可以在具有不同横截面面积的不同微通道210、410之间变化。例如，如果使同样的细胞穿过微通道210、410中的第一条和微通道210、410中的第二条，若微通道210、410中的第一条微通道比微通道210、410中的第二条微通道具有更小的横截面面积，则细胞通过微通道210、410中的第一条微通道比通过微通道210、410中的第二条微通道需要更多的时间。换句话说，与通过具有更小的横截面面积的微通道210、410相比，细胞更容易移动通过具有更大的横截面面积的微通道210、410。
在一些实施例中，微通道210、410可具有正方形、矩形、和/或圆形的横截面面积。此外，在一些实施例中，微通道210、410可以具有恒定的或一致的横截面面积。另外，在一些实施例中，微通道210、410可以具有变化的纵横比(例如，高宽比)、或者变化的高度、和/或变化的宽度，例如，横截面面积可以沿着微通道210、410中的单个微通道的长度而变化。例如，单个微通道可以从20μm的宽度开始变化，然后逐渐地收缩到15μm的宽度、10μm的宽度、和5μm的宽度。利用这样变化的横截面面积，单个微通道有利地可以被操作成测试在多个微通道210、410(例如，分别具有20μm、15μm、10μm、和5μm的宽度的四个微通道)中细胞。
此外，在一些实施例中，微通道210、410的横截面可以连续地减小、或以不连续的步长减小，和/或可以连续地增大、或以不连续的步长增大。此外，在一些实施例中，微通道210、410的尺寸可以以不连续的步长变化(例如，从宽度A、宽度B、宽度C、和宽度D等)。例如，宽度A、B、C、和D可以依次地减小或增大，或者可以以任何模式变化。需要注意的是，微通道210、410的物理梯度与化学梯度不同。在所述一组储室120、420(例如，所述输入储室和所述输出储室)之间没有化学梯度。
在一些实施例中，微通道210、410可具有从3×3μm2至20×20μm2的范围的横截面。在一些实施例中，微通道210、410可以具有5×5μm2的横截面。在一些实施例中，微通道210、410可以具有10×10μm2的横截面。在一些实施例中，微通道210、410可以具有15×15μm2的横截面。在一些实施例中，微通道210、410可以具有3×5μm2的横截面。在一些实施例中，微通道210、410可以具有3×10μm2的横截面。在一些实施例中，微通道210、410可以具有5×10μm2的横截面。在一些实施例中，微通道210、410可以具有5×15μm2的横截面。在一些实施例中，微通道210、410可以具有变化的长度(例如，微通道210、410的长度可以从100μm变化至2mm长)。微通道210、410中的一个微通道可以具有与微通道210、410中的另一个微通道不同的长度。
在一些实施例中，微通道210、410可具有从100μm至2.0mm的范围的长度。在一些实施例中，微通道210、410可具有等于或大于100μm的长度。在一些实施例中，微通道210、410可具有等于或大于200μm的长度。在一些实施例中，微通道210、410可具有等于或大于300μm的长度。在一些实施例中，微通道210、410可具有等于或大于400μm的长度。在一些实施例中，微通道210、410可具有等于或大于500μm的长度。在一些实施例中，微通道210、410可具有等于或大于600μm的长度。在一些实施例中，微通道210、410可具有等于或大于700μm的长度。在一些实施例中，微通道210、410可具有等于或大于800μm的长度。在一些实施例中，微通道210、410可具有等于或大于900μm的长度。在一些实施例中，微通道210、410可具有等于或大于1.0mm的长度。在一些实施例中，微通道210、410可具有等于或大于1.5mm的长度。
在一些实施例中，微通道210、410的长度可以小于或等于2.0mm。在一些实施例中，微通道210、410的长度可以小于或等于1.5mm。在一些实施例中，微通道210、410的长度可以小于或等于1.0mm。在一些实施例中，微通道210、410的长度可以小于或等于900μm。在一些实施例中，微通道210、410的长度可以小于或等于800μm。在一些实施例中，微通道210、410的长度可以小于或等于700μm。在一些实施例中，微通道210、410的长度可以小于或等于600μm。
在一些实施例中，微通道210、410的长度可以小于或等于500μm。
在一些实施例中，微通道210、410的长度可以小于或等于400μm。
在一些实施例中，微通道210、410的长度可以小于或等于300μm。
在一些实施例中，微通道210、410的长度可以小于或等于200μm。
更高密度的微通道210、410优选用于本发明构思的更高通量的应用。在一些实施例中，微通道210、410可以形成包括50至400个微通道的阵列。在一些实施例中，微通道210、410可以形成包括50个或更多的微通道210、410的阵列。在一些实施例中，微通道210、410可以形成包括100个或更多的微通道210、410的阵列。在一些实施例中，微通道210、410可以形成包括150个或更多的微通道210、410的阵列。在一些实施例中，微通道210、410可以形成包括200个或更多的微通道210、410的阵列。在一些实施例中，微通道210、410可以形成包括250个或更多的微通道210、410的阵列。在一些实施例中，微通道210、410可以形成包括300个或更多的微通道210、410的阵列。在一些实施例中，微通道210、410可以形成包括350个或更多的微通道210、410的阵列。在一些实施例中，微通道210、410可以形成包括240个微通道的阵列。
在一些实施例中，微通道210、410可以形成包括400个或更少的微通道210、410的阵列。在一些实施例中，微通道210、410可以形成包括350个或更少的微通道210、410的阵列。在一些实施例中，微通道210、410可以形成包括300个或更少的微通道210、410的阵列。在一些实施例中，微通道210、410可以形成包括250个或更少的微通道210、410的阵列。在一些实施例中，微通道210、410可以形成包括200个或更少的微通道210、410的阵列。在一些实施例中，微通道210、410可以形成包括150个或更少的微通道210、410的阵列。在一些实施例中，微通道210、410可以形成包括100个或更少的微通道210、410的阵列。
本领域技术人员应当理解的是，微通道210、410的尺寸、形状、和/或数量可以随应用情况而变化。
在一些实施例中，微通道210、410可以涂覆有细胞外基质(ECM)分子和/或填充有细胞，以产生类似肿瘤组织的微环境。
CMAP组件100、400的优点中的一个是微通道210、410的高密度，例如，在工业标准规格(例如，九十六(96)个孔)中，每个孔中有240个微通道，并且每个板总共有23040个微通道。
CMAP组件的制造
制造工艺500包括使用黑色的环烯烃聚合物(COP)来形成顶板102、402。以这种方式，可以便于顶板102、402的激光焊接，并且由于减少了反射和荧光，可以经由黑色的COP获得无伪影的成像。在操作502处，使用黑色的COP，利用注射成型工艺来形成顶板102、402。注射成型是一种通过将熔融材料注入到模具中以生产塑料零件的制造工艺。例如，所述模具可以具有顶板102、402的样式(例如，包括孔106和储室120)。将COP颗粒送入加热筒中，并注入到模腔中，COP在模腔中冷却下来以形成顶板102、402。
接下来，制造工艺500包括使用光学上透明的COP来形成底板104、404，其在通过底板104、404的微通道210、410观察细胞迁移时提供光学上透明的窗口。以这种方式，底板104、404使得能够对穿过微通道210、410的细胞迁移进行检查或成像，并且能够对图像进行分析，以使细胞迁移可视化。在操作504处，使用光学上透明的COP，利用热压成型(hotembossing)工艺来形成底板104、404。所述热压成型工艺是一种通过在聚合物被加热至其玻璃化转变温度左右时将压模压入聚合物中来构建聚合物膜或片材的工艺。所述聚合物比压模结构的高度厚得多。浮凸部是聚合物的总厚度的扰动。热压成型比纳米压印光刻更不容易产生缺陷，并且不限于纳米结构或微结构。首先，用所需的凹槽组122、422的印迹来创建硅母模。SU-8是常用的环氧基负性光刻胶。凹槽组122、422中的每一组都包括凹槽128、428的线性阵列(例如，二百四十(240)个凹槽)。硅SU-8母模利用光刻工艺(在硅晶圆上旋涂SU-8光刻胶，然后在光刻机中暴露于紫外光)生产。然后，非交联的光刻胶被洗掉。生产硅酮SU-8母模，所述硅酮SU-8母模具有在凹槽128、428的线性阵列中的每个凹槽的特征。接下来，通过在硅材料上浇注和剥离硅酮来生产硅酮的负压模。在最后的步骤中，通过热压成型工艺，将在硅酮压模上的特征转移或压印到COP的平片材上制造底板104、404。在一些实施例中，COP片材可以具有从100μm至800μm的范围内的厚度。在一些实施例中，COP片材可以具有从100μm至400μm的范围内的厚度。在一些实施例中，COP片材的厚度可以是188μm。以这种方式，底板104、404是微制造的。
接下来，在操作506中，制造工艺500包括将顶板102、402和底板104、404对齐。一旦对齐，顶板102、402和底板104、404由固定装置和真空装置所保持。例如，顶板102、402和底板104、404可以被对齐，以用于相对于分割壁部分204、444精确定位凹槽组122、422，然后在操作508中，在连接过程期间，经由真空装置在3D自动传送台系统上将顶板102、402和底板104、404保持在吸力下。
所述连接过程包括将顶板102、402和底板104、404连接或结合在一起，以形成CMAP组件100、400。如下文进一步讨论的，顶板102、402和底板104、404沿着所述一组储室120、420和孔106、406的周边在顶板102、402和底板104、404之间的界面或接合处通过激光焊接工艺连接或结合在一起并且流体地密封。
激光焊接与其他的结合工艺(例如，胶粘)相比具有许多优势。激光焊接比胶粘更快，并且也可以用于自动加工和大规模的工艺。此外，经由胶所提供的结合通常具有低通量，并且由于所述胶与细胞的化学相互作用而具有潜在的复杂问题。本发明构思的激光焊接工艺是自动的并且更快，因此具有更高的通量。此外，本发明构思的激光焊接工艺更好地确保了不会形成泄漏，并且不需要化学品。诸如经由摩擦配合的接合和/或胶粘的其它的附接工艺提供了优于焊接的许多优点。例如，顶板102、402和底板104、404可以连接在一起，以形成CMAP组件100、400，使得顶板102、402可选择性地从底板104、404拆卸。例如，连接工艺可以利用摩擦配合的接合和/或可重复使用的粘合剂，以允许使用者选择性地将顶板102、402从底板104、404附接和拆卸。以这种方式，有利地为使用者提供了对穿过微通道210、410迁移的细胞的直接访问，从而允许进一步的测试和/或检查。
转到图6A，示出了形成CMAP组件100的操作506。在激光焊接过程期间，顶板102和底板104在包括传送台的3D自动传送台系统上对齐，并保持在吸力下。接下来，经由操作508，来自激光源602的激光点聚焦在顶板102和底板104之间的第一界面上。使用对齐标记作为在底板104上的参照，所述传送台在激光源602被激活的情况下以固定的2D图案移动，从而使得底板104以正方形图案沿着孔106的每个边缘被焊接、连接、并固定到顶板102。以这种方式，顶板102和底板104彼此流体地密封，并且形成具有微通道210的CMAP组件100。
转到图6B，示出了形成CMAP组件400的操作506。在激光焊接过程期间，顶板402和底板404在包括传送台的3D自动传送台系统上对齐，并保持在吸力下。接下来，经由操作508，来自激光源652的激光点聚焦在顶板402和底板404之间的第一界面上。使用对齐标记作为在底板404上的参考，传送台在激光源652被激活的情况下以固定的2D图案移动，从而使得底板404以正方形图案沿着孔406的每个边缘被焊接到顶板402。接下来，来自激光源652的激光点聚焦在顶板402和底板404之间的第二界面上。使用对齐标记作为在底板404上的参考，传送台相对于激光点以另一个固定的2D图案移动，从而使底板404以正方形图案沿着储室边缘中的每一个进一步焊接到顶板402。以这种方式，顶板402和底板404彼此流体地密封，并且形成具有微通道410的CMAP组件400。
用于细胞迁移的可视化的图像分析
本发明构思利用了荧光、亮场、外加差分干涉对比(DIC)显微镜。DIC是一种基于光学干涉的原理的光学显微镜成像方法。在照射样本前，偏振光被分成两束光，并且在离开样本后，偏振光被合并。被合并的光束形成干涉图像，所述干涉图像映射出样本的光学厚度。
转到图7A和图7B，示出了穿过不同的微通道210迁移的处于不同阶段的细胞，所述图7A和图7B是示例性的荧光图像。图7A示出了根据本发明构思的实施例的CMAP组件100，所述CMAP组件在不同时间具有恒定的纵横比。图7A示出了细胞分别在0小时、3小时、6小时、和9小时沿着微通道210从左到右移动到在具有固定的尺寸的微通道210中的不同的位置702、704、706、和708。这些细胞可以被放入储室120的输入储室中，并且在不同的时间进入一个或多个凹槽的入口部分224。在一个实施例中，微通道210中的直的微通道是5(w)×5(h)的、或5×10μm的。在一个实施例中，微通道210中的渐缩的微通道的各段分别是20(w)×10(h)，15×10μm，10×10μm，8×10μm，和5×10μm。例如，在第一个细胞被添加到输入储室之后，在12小时、24小时、和36小时可以添加更多的细胞。
图7B示出了根据本发明构思的实施例的CMAP组件100，所述CMAP组件在不同时间具有变化的纵横比。图7B示出了细胞分别在0小时、4小时、16小时、18小时、22小时、和25小时沿着微通道210从左到右移动到在具有变化的尺寸的微通道210中的不同的位置712、714、716、718、720、和722。在一个实施例中，微通道210中的直的微通道是5(w)×5(h)、或5×10μm。在一个实施例中，微通道210中的渐缩的微通道的各段分别是20(w)×10(h)，15×10μm，10×10μm，8×10μm，和5×10μm。同样地，这些细胞可以被放入储室120的输入储室中，并且在不同的时间进入一个或多个凹槽的入口部分224。例如，在第一个细胞被添加到输入储室之后，在12小时、24小时、和36小时可以添加更多的细胞。本领域技术人员应当理解的是，可以以任何期望的模式(例如，在不同的时间)将细胞添加到输入储室中，以用于测试。
转到图8A至图8D，示出了穿过微通道210迁移的在不同阶段的DAPI染色细胞的荧光图像和DIC图像。DAPI或4'，6-二脒基-2-苯基吲哚是一种荧光染色剂，其用于改善细胞和CMAP组件100、400的可视化和成像。图8A示出了细胞体908，其已经从储室120的输入储室802移动到了沿着微通道210中的一个微通道的位置。图8B示出了细胞体810，其已经从输入储室802移动到了沿着微通道210中的一个微通道的位置。图8C示出了细胞体812的放大的图像，其已经移动到了沿着微通道210中的一个微通道的位置。图8D示出了五(5)个细胞814A-E，它们已经移动到了沿着微通道210中的单个微通道的不同的位置。以这种方式，穿过微通道210的细胞的迁移可以被可视化。利用这种可视化，可以出于各种目的(例如，筛选各种肿瘤药物)研究细胞迁移。
应用
药物开发是耗时且极其昂贵的过程。肿瘤药物的高失效率可部分地归因于体外筛选的过程中药物分子的选择性差。CMAP组件100、400显著地提高了肿瘤药物的体外药物筛选的灵敏度。
CMAP组件100、400有助于药物筛选的应用，其中高通量和高容量是有益的(例如，当需要筛选庞大的药物分子库时)。具有九十六(96)个孔106的CMAP组件100被特别地设计成提供光学上透明的底板或窗口，以能够实现高通量，并且与用于药物筛选的测定的高容量平板成像器(例如，DIC显微镜)兼容。
癌细胞或肿瘤细胞通常具有大的细胞核，其具有从5μm-50μm变化的宽度。癌细胞也可能比正常的细胞更坚硬。癌细胞可以挤过并迁移穿过微通道210、410。然而，有效的药物可以阻断或阻止癌细胞或肿瘤细胞穿过微通道210、410迁移。实际上，可以使用微通道210、410用癌细胞测试各种类型的药物。如果药物阻止癌细胞穿过微通道210、410迁移，则这表明了药物可以治愈癌症。
在一些实施例中，提供了细胞培养方案。例如，细胞培养方案可以基于许多的因素(包括细胞的类型和/或测定的类型)而变化。或者，细胞培养方案可以是单一的、通用的细胞培养方案，适用于任何因素(例如但不限于细胞的类型和/或测定的类型)。在CMAP组件100、400中进行药物测试之前，可以用药物培养细胞。例如，在药物X与癌细胞或肿瘤细胞一起测试的情况下，相对于不使用药物X的情况下细胞穿过微通道210、410的迁移，细胞可能仅穿过微通道210、410迁移一半的距离。在药物Y与癌细胞或肿瘤细胞一起测试的情况下，相对于不使用药物Y的情况下细胞穿过微通道210的迁移，细胞可以穿过微通道210、410移动四分之一的距离。因此，这些试验证明了药物Y比药物X更有效地阻止了癌细胞或肿瘤细胞在微通道210，410内的移动。因此，药物Y可以比药物X更有效地治愈癌症。
药物可以在开始时很好地工作，以阻止细胞穿过微通道210、410迁移，但之后的效果可能不好。如本文所述，微通道210、410中的单个微通道的尺寸可以被设计成具有减小的尺寸(例如，从20×20μm2的横截面面积开始，连续地减小到15×15μm2的横截面面积，然后减小到10×10μm2的横截面面积，最后减小到5×5μm2的横截面面积)。因此，微通道210、410中的单个微通道有利地可操作成提供在其它情况下需要四个不同的微通道210、410的细胞迁移研究。
CMAP组件100、400已用于测试从患者提取的神经胶质瘤细胞。此外，已经使用CMAP组件100、400进行了肺癌细胞和乳腺癌细胞的迁移测试。
在一些实施例中，CMAP组件100、400还可以用作诊断测定，以对个体患者的肿瘤侵袭的可能性进行评分。例如，可以测试不同的肿瘤细胞。相比于更低或更慢地穿过CMAP组件100、400的微通道210、410迁移的肿瘤细胞，表现出更高或更快地穿过CMAP组件100、400的微通道210、410迁移的肿瘤细胞可以被推断为对人更具侵袭性。
已经描述了几个实施例，本领域技术人员应当认识到，在不脱离本发明构思的精神的情况下，可以使用各种修改、替代性结构、和等价物。此外，为了避免不必要地模糊本发明构思，没有描述许多众所周知的过程和元件。因此，该描述不应被视为限制本发明构思的范围。
本领域技术人员应当理解的是，当前公开的实施例通过示例而非限制的方式进行教导。因此，本说明书中包含的或在附图中示出的内容应当被解释为说明性的，而非限制性的。下面的权利要求旨在涵盖本文描述的所有通用的和具体的特征，以及方法和组件的范围的所有陈述，就语言而言，可以说这些陈述落在它们之间。

Claims (25)

1.一种细胞迁移测定板(CMAP)组件，其特征在于，所述CMAP组件包括：
顶板，所述顶板具有多个孔，所述多个孔中的每个孔都至少部分地由第一储室、第二储室、和在所述第一储室和所述第二储室之间延伸的分割壁所限定；
底板，所述底板能够操作成被固定到所述顶板，所述底板具有多个凹槽；和
多个微通道，所述多个微通道在所述底板被固定到所述顶板时形成，所述多个微通道中的每一个都由所述多个孔中的每个孔的分割壁的一部分和所述多个凹槽的中间部分所限定，当所述底板固定到所述顶板时，所述多个微通道使得所述第一储室和所述第二储室之间能够连通。
2.根据权利要求1所述的CMAP组件，其特征在于，所述多个凹槽的中间部分中的每一个都连接到入口部分和出口部分，当所述底板被固定到顶板时，所述入口部分和所述出口部分在所述分割壁的相对侧上远离所述分割壁延伸。
3.根据权利要求1所述的CMAP组件，其特征在于，所述第一储室和第二储室是细长的储室，并且所述第一储室平行于所述第二储室延伸。
4.根据权利要求1所述的CMAP组件，其特征在于，所述多个凹槽包括多个凹槽组，并且所述多个凹槽组中的每一组都包括凹槽的第一线性阵列和凹槽的第二线性阵列。
5.根据权利要求4所述的CMAP组件，其特征在于，所述多个凹槽组中的每一组在所述多个孔中的相应的一个孔之间延伸。
6.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述连通是从第一储室到第二储室的单向连通，所述第一储室是所述多个孔中的每一个孔中的用于肿瘤细胞和/或一种或多种药物的播种储室，并且所述第二储室是输出储室，所述肿瘤细胞或所述一种或多种药物能够操作成响应于所述多个微通道的物理限制在无需在所述第一储室与所述第二储室之间施加任何梯度的情况下经由三维(3D)迁移而迁移到所述输出储室。
7.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述多个孔包括四(4)个孔或九十六(96)个孔。
8.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述多个微通道中的每一个都包括二百四十(240)个微通道。
9.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述多个微通道具有变化的长度。
10.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述多个微通道的长度从100μm至2.0mm变化。
11.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述多个微通道具有高度对宽度的变化的纵横比。
12.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述多个微通道具有连续地减小的尺寸。
13.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述多个微通道具有以离散的步长减小的尺寸。
14.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述多个微通道具有连续地增加的尺寸。
15.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述多个微通道具有以离散的步长增加的尺寸。
16.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述分割壁的厚度的范围为从100μm至400μm。
17.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述多个孔中的每个孔都是微流体装置并且包括50至400个微通道，使得所述CMAP组件具有高通量。
18.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述多个微通道的尺寸被设计成适于肿瘤细胞挤压穿过所述微通道，以提供三维(3D)迁移。
19.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述多个凹槽中的每一个都包括相对的侧壁、和在所述相对的侧壁之间延伸的底壁。
20.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述多个微通道中的每一个都包括正方形横截面或矩形横截面。
21.一种制造细胞迁移测定板(CMAP)组件的方法，其特征在于，所述方法包括：
形成具有多个孔的顶板，所述多个孔中的每个孔都至少部分地由第一储室、第二储室、和在所述第一储室和所述第二储室之间延伸的分割壁所限定；
形成具有多个凹槽的底板；和
通过将顶板固定到底板上形成多个微通道，所述多个微通道中的每一个都由所述多个孔中的每个孔的分割壁的一部分和所述多个凹槽的中间部分所限定，当所述底板固定到所述顶板时，所述多个微通道使得所述第一储室和所述第二储室之间能够连通。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对齐所述顶板和所述底板，使得所述分割壁抵接所述多个凹槽。
23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述顶板经由注射成型工艺形成；和
所述底板经由热压成型工艺形成。
24.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述底板使用光学上半透明或透明的生物相容性的环烯烃聚合物(COP)来形成，以能够观察所述微通道中的细胞迁移。
25.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述顶板使用黑色的环烯烃聚合物(COP)来形成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7641865B2 (en) * 2005-04-08 2010-01-05 Velocys Flow control through plural, parallel connecting channels to/from a manifold
US9388374B2 (en) * 2005-07-07 2016-07-12 Emd Millipore Corporation Microfluidic cell culture systems
WO2008068897A1 (ja) * 2006-12-05 2008-06-12 Mitsui Chemicals, Inc. 環状オレフィン系重合体組成物、その用途、環状オレフィン系重合体
US20140370593A1 (en) * 2011-12-08 2014-12-18 Duke University Flow chamber assembly and methods of using the same
SG11201602779TA (en) * 2013-10-16 2016-05-30 Clearbridge Biomedics Pte Ltd Microfluidics sorter for cell detection and isolation
WO2017216113A2 (en) * 2016-06-15 2017-12-21 Mimetas B.V. Cell culture device and methods
WO2019200401A1 (en) * 2018-04-14 2019-10-17 Lifeimmune, Inc. Rapid individualized test-on-a chip for antibiotic, drug, and food allergies

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