Для отбора концентрации целевого препарата разработан и изготовлен интегрированный микрофлюидный устройство со встроенным генератором градиента концентрации. Исследованы принципы генерации градиента концентрации в устройстве, концентрационные поля, поля скорости и характеристики совместного культивирования клеток. Во-первых, на основе принципов эквивалентной схемы разработана модель микроканала, способная генерировать градиент концентрации 5:1:0. В дальнейшем спроектирована установка воздействия концентрации препарата на клеточные культуры с использованием последовательной и параллельной конструкции. Затем произведено интегрирование устройства градиента концентрации и устройства культивирования клеток. Кроме того, через программу компьютерного моделирования COMSOL произведена верификация поля скорости и поля концентрации. Наконец, устройство микрофлюида изготовлено с использованием технологии глубокого травления. Моделирование дистрибуции концентрации препарата проведено с использованием раствора флуорофора и суспензии полистирола диаметром 1 мкм. После этого проводилось совместное культивирование клеток Hela и A549 внутри устройства, проанализированы кривые роста обоих типов клеток и аффинность рецепторов к фолиевой кислоте. Результаты моедлирования и экспериментов показали, что разработанное микрофлюидное устройство может создавать заданный градиент концентрации (отношение концентрации 5:1:0), различие в концентрации внутри каждого культурного раздела устройства составляет менее 0.1%. Распределение скорости потока внутри устройства культивирования клеток равномерно, средняя скорость потока внутри каждой культурной установки составляет (7.1±0.3) мкм / с. Рост обоих типов клеток согласуется со стандартным S-образным ростовым правилом, эксперимент по окрашиванию клеточных мембран показал, что в этом микрофлюидном устройстве можно достигнуть параллельного культивирования обоих типов клеток. Результаты исследования свидетельствуют, что разработанное микрофлюидное устройство способно моделировать потоковую среду клеток в организме и обеспечить техническую платформу для выбора концентрации целевого препарата и персонализированного лечения.

microfluidics;cell microenvironment;targeted drugs concentration screening;parallel co-culture