Para seleccionar la concentración del fármaco dirigido, se diseñó y fabricó un dispositivo microfluídico integrado con un generador de gradiente de concentración. Se estudiaron los principios de generación de gradiente de concentración dentro del dispositivo, los campos de concentración, los campos de velocidad y las características de la co-cultura celular. En primer lugar, se diseñó un modelo de microcanal capaz de generar un gradiente de concentración 5:1:0 basado en el principio del circuito equivalente, y se diseñó una unidad de cultivo celular expuesta al efecto de la concentración del fármaco en forma de estructura en serie y en paralelo. Luego, se integraron las unidades de gradiente de concentración y de cultivo celular. Luego, se verificaron los campos de velocidad y de concentración utilizando el software de simulación de elementos finitos COMSOL. Finalmente, el dispositivo microfluídico se fabricó utilizando la tecnología de grabado profundo. La distribución de la concentración del fármaco se simuló utilizando una solución de fluoróforo y una suspensión de poliestireno de 1 μm de diámetro, luego se realizó una co-cultura de células Hela y A549 dentro del dispositivo, y se analizaron las curvas de crecimiento de ambos tipos de células y la afinidad del receptor al ácido fólico. Los resultados de la simulación y los experimentos mostraron que el dispositivo microfluídico diseñado puede crear un gradiente de concentración definido (relación de concentración 5:1:0), la diferencia de concentración dentro de cada unidad de cultivo celular en cada rama del dispositivo es inferior al 0,1%. La distribución de la velocidad del flujo dentro de la unidad de cultivo celular es uniforme, y la velocidad promedio del flujo dentro de cada unidad de cultivo es (7.1±0.3) µm/s. El crecimiento de ambos tipos de células es coherente con la regla estándar de crecimiento S, y el experimento de tinción de la membrana celular muestra que es posible realizar una co-cultura paralela de ambos tipos de células en este dispositivo microfluídico. Los resultados del estudio muestran que este dispositivo microfluídico puede modelar el entorno de flujo celular dentro del cuerpo y proporcionar una plataforma tecnológica para la selección de la concentración del fármaco dirigido y el tratamiento personalizado.

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