Zur Selektion der Konzentration zielgerichteter Medikamente wurde ein mikrofluidisches Gerät zur Zellkoko-kultur mit integriertem Konzentrationsgradientengenerator entworfen und hergestellt. Es wurden das Prinzip der Konzentrationsgradientenerzeugung im Gerät, das Konzentrationsfeld, das Geschwindigkeitsfeld und die Eigenschaften der Zellkoko-kultur untersucht. Zunächst wurde basierend auf dem Prinzip des Ersatzschaltkreises ein Mikrokanalmodell entwickelt, das einen Konzentrationsgradienten von 5∶1∶0 erzeugen kann; eine Zellkoko-kultureinheit mit Medikamentenkonzentration wurde in einer Reihen- und Parallelschaltungsstruktur entworfen, um die Konzentrationsgradienteneinheit mit der Zellkoko-kultureinheit zu integrieren. Anschließend wurden mithilfe der laminarströmungs- und Stofftransportmodule der Finite-Elemente-Simulationssoftware Comsol Geschwindigkeits- und Konzentrationsfelder simuliert und validiert. Schließlich wurde das mikrofluidische Gerät mittels Weichätztechnik hergestellt; Fluoresceinlösung und 1 μm große Polystyrol-Particlesuspension wurden verwendet, um die Medikamentenkonzentrationsverteilung zu simulieren; eine Koko-kultur von Hela- und A549-Zellen wurde im Gerät durchgeführt, und die Wachstumskurven der beiden Zelltypen sowie die Folatspezifität der Rezeptoren analysiert. Die Simulationen und experimentellen Ergebnisse zeigten, dass das entworfene mikrofluidische Gerät in der Lage ist, den festgelegten Konzentrationsgradienten (Konzentrationsverhältnis 5∶1∶0) zu erzeugen, wobei die Konzentrationsunterschiede in den Zellkultureinheiten jeder Verzweigung innerhalb von 0,1 % liegen; die Fließgeschwindigkeitsverteilung in den Zellkultureinheiten ist gleichmäßig, die durchschnittliche Fließgeschwindigkeit in den Kultureinheiten beträgt (7,1±0,3) μm/s; das Wachstum beider Zelltypen folgt einer S-förmigen Wachstumskurve, und Experimente zur Zellmembranfärbung zeigten, dass eine parallele Koko-kultur der beiden Zelltypen in diesem mikrofluidischen Gerät realisiert werden kann. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass dieses mikrofluidische Gerät die Zellströmungsumgebung im Körper simulieren kann und eine technische Plattform für die Auswahl der Konzentration zielgerichteter Medikamente und die personalisierte Behandlung bietet.

Mikrofluidik;Zellmikroumgebung;Selektion der Konzentration zielgerichteter Medikamente;Parallele Koko-kultur