Para selecionar a concentração de medicamentos direcionados, foi projetado e fabricado um dispositivo microfluídico de co-cultura celular integrado com um gerador de gradiente de concentração. Foram estudados o princípio de geração do gradiente de concentração dentro do dispositivo, o campo de concentração, o campo de velocidade e as características da co-cultura celular. Primeiro, foi projetado um modelo de microcanal capaz de gerar um gradiente de concentração 5∶1∶0 com base no princípio do circuito equivalente, e uma unidade de co-cultura celular de ação da concentração do medicamento foi projetada em uma estrutura em série e paralelo, integrando a unidade do gradiente de concentração com a unidade de co-cultura celular. Em seguida, foram realizadas simulações de campos de velocidade e concentração usando os módulos de fluxo laminar e transferência de massa do software de simulação de elementos finitos Comsol. Por fim, o dispositivo microfluídico foi fabricado usando a tecnologia de gravação suave, simulando a distribuição de concentração do medicamento com solução de fluoresceína e suspensão de poliestireno de 1 μm de diâmetro; uma co-cultura de células Hela e A549 foi realizada no dispositivo, e as curvas de crescimento e a especificidade de direcionamento dos receptores de ácido fólico de ambas as células foram analisadas. Os resultados da simulação e do experimento mostraram que o dispositivo microfluídico projetado pode gerar o gradiente de concentração definido (proporção de concentração 5∶1∶0), com diferença de concentração em cada unidade de cultura celular de cada ramo inferior a 0,1 %; a distribuição da velocidade do fluxo nas unidades de cultura celular é uniforme, e a velocidade média do fluxo nas unidades de cultura é (7,1±0,3) μm/s; o crescimento de ambas as células segue a lei de crescimento em S, e experimentos de coloração da membrana celular mostraram que no dispositivo microfluídico pode-se realizar a co-cultura paralela das duas células. Os resultados do estudo mostram que o dispositivo microfluídico pode simular o ambiente de fluxo celular in vivo, oferecendo uma plataforma técnica para a seleção da concentração de medicamentos direcionados e tratamento personalizado.

Microfluídica;Microambiente celular;Seleção da concentração de medicamentos direcionados;Co-cultura paralela