文档介绍：基于微流控平台的肿瘤微环境模
拟及细胞间相互作用研究
(申请清华大学理学硕士学位论文)
培 养 单 位 ： 化 学 系
学 科 ： 化 学
研 究 生 ： 刘 汉 阳
指 导 教 师 ： 林 金 明 教 授
二○一七年五月
Simulation of tumor microenvironment
and cell-cell Interactions research based
on microfluidic platform
Thesis Submitted to
Tsinghua University
in partial fulfillment of the requirement
for the degree of
Master of Science
in
Chemistry
by
Liu Hanyang
Thesis Supervisor: Professor Lin Jin-Ming
May, 2017
摘 要
摘 要
肿瘤微环境对于肿瘤的发生，侵袭和转移等过程有着重要作用，同时也与肿
瘤耐药性密切相关，因此肿瘤微环境模拟以及其中相关细胞间相互作用研究对于
破解肿瘤治疗的难题至关重要。相对于传统的肿瘤研究手段，基于生物芯片技术
的体外模拟具有一定优势。首先，生物芯片技术具有高度集成化的优点，可以实
现不同功能单元的有机组合，有利于肿瘤微环境中各种重要代谢物的在线检测。
其次，芯片设计灵活的特点使得各种生物相容性材料的应用得以实现，对于肿瘤
微环境的模拟更加接近机体的实际情况。再次，生物芯片能够在体外模拟微环境
的动态特征，为药物筛选提供可能。基于生物芯片技术在肿瘤微环境模拟中具有
的以上优势，本论文主要研究了在芯片平台上实现肿瘤细胞和内皮细胞的三维动
态共培养，并将其作为一种简单的肿瘤微环境模拟手段应用到抗氧化剂的体外筛
选及细胞间相互作用研究。
本论文首先回顾了生物芯片技术的发展历程和在生命科学研究中各个领域的
应用，并对于肿瘤微环境的特点以及现有研究手段做了综述，着重介绍了肿瘤相
关细胞共培养的工作，分析了生物芯片技术在微环境研究中的优势和意义。
其次，采用软模具法在经生物催化的多孔明胶水凝胶中产生管状空腔结构，
将内皮细胞贴附于空腔表面使其呈血管状生长，与混悬于胶中的胶质瘤细胞构成
了共培养体系，并将其应用到肿瘤治疗辅助药物-抗氧化剂对于肿瘤细胞活性氧作
用效应研究。通过研究表明了抗氧化剂在肿瘤治疗中的潜在价值，该平台可作为
肿瘤微环境三维动态模拟的平台并可应用于其他相关领域的研究。
最后，我们利用 RGD 多肽修饰的琼脂糖水凝胶作为细胞铺展基底，结合浓度
梯度构建，在微流控芯片上考察了胶质瘤细胞和内皮细胞混合共培养的特征，研
究了梯度浓度 VEGF 对于内皮细胞的作用。研究表明微环境中细胞间相互作用对
于肿瘤发展有着重要作用。应用该平台可以实现高通量的细胞共培养研究和药物
筛选，可以有效节约临床前研究的试剂消耗和人工成本。本装置在研究细胞间相
互作用及药物筛选中有着较高的应用前景。
关键词：生物芯片技术；肿瘤微环境；抗氧化剂；活性氧；三维共培养
I
Abstract
Abstract
Tumor microenvironment plays an important