本发明涉及组织微工程，具体涉及一种三维类组织阵列芯片及物质筛选分析方法。
背景技术：
1、体外细胞培养技术是现代生命科学基础研究、分子筛选及新型药物研发等多领域有效发展的重要技术手段。经典的体外细胞培养技术为二维细胞单层培养模式，细胞通常培养在培养皿或孔板中，形成单层的细胞群。这种二维细胞群的功能活动并不能真实反映体内细胞活动状态，往往影响实验研究结果的有效性，特别是各种药物分子筛选评估的有效性。三维细胞培养形成的细胞群，即类组织，能够很好地实现类似于体内细胞空间排布和功能活动，包括细胞与细胞相互作用及信号传递等。三维类组织培养作为目前全球公认和热点关注的体外仿生组织模型构建方式，已成为当前生物医学基础研究、组织工程、癌症及药物开发等研究领域的有力工具。近年来，国内外研究人员发展了许多三维类组织制备方法，包括非粘附界面法、悬滴法、多孔支架法等，用于筛选分析。然而，这些方法多存在操作步骤繁琐、费时、费力、且类组织的几何尺寸均一性差等不足，不利于开展高效的类组织制备与后期筛选分析应用。
2、三维类组织芯片是一类采用组织微工程技术的芯片平台，其代表性技术包括微流控芯片技术和微图案化技术。基于微流控的三维类组织芯片在细胞及其流体微环境的精确操控方面表现出明显优势。微图案化技术多采用不同界面间细胞粘附性差异进行三维类组织制备。这两种技术都可以实现三维类组织的尺寸可控，特别是后者的效果更好。相比较，微流控芯片技术在细胞操作过程中往往需要更多的辅助设备支持，如微注射泵、恒流泵、信号转换器等，而微图案化技术在具体的细胞操作中通常不需要辅助设备支持，且其细胞操作难度方面较微流控技术更简单。然而，目前基于微图案化技术构建的三维类组织芯片，其单个芯片缺乏针对筛选类评估研究的可同步刺激处理操作和分析能力，即单个芯片只能进行一种条件下刺激处理和分析(anal chem,2023,95,2504；adv mater technol,2020,5,2000084；lab chip,2011,11,419)；同时，这些芯片为二维芯片，一般需要放在特定容器(如：细胞培养皿)内才能进行活细胞和类组织操作实验，且这些芯片的尺寸各异，没有实现其针对检测仪器分析使用的尺寸标准化。而酶标仪类分析仪器对于含细胞的容器(如：用于二维细胞培养的96孔板)有特定尺寸要求(如容器大小、孔间距)。因此，如果只是多个芯片的简单整合，无法与常规生物和医学实验室中使用的高通量分析仪器(如各种酶标仪)兼容，难以很好地实现在常规实验室的推广使用。
技术实现思路
1、本发明目的在于，提供一种新型的、结构简单、可推广使用的三维类组织阵列芯片及物质筛选分析方法。有利于加快推进组织微工程技术在生命科学、医学、药学等领域的市场化应用。
2、一种三维类组织阵列芯片，包括自下而上的底层、支架层和顶盖层，所述的底层包括对细胞具有高粘附性的高粘附区和对细胞具有低粘附性的低粘附区；所述的支架层包括用于形成框格的多块互相连接的侧壁，支架层固定于底层上，从而与顶盖层和底层一起形成至少两个互相独立的密封结构。
3、所述的底层包括具有低粘附性的膜层和具有高粘附性的基底层，且膜层开有通孔并固定于基底层上，从而在通孔位置形成高粘附区，在没有通孔的位置形成低粘附区。
4、所述的膜层由pdms材料制成，通孔形状为圆形，通孔直径为100μm～900μm，膜层厚度为1μm～50μm；所述的基底层由玻璃、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚碳酸酯制成。
5、所述的支架层的侧壁所形成的框格的大小相等且均匀分布，框格中均包括数量相等的通孔，所述的每个框格中通孔的数量至少为两个，且各个通孔之间为等间距均匀排列来形成阵列单元。
6、所述的支架层和顶盖层均由聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚碳酸酯制成。
7、所述的支架层的厚度为5mm～15mm，相邻框格中心之间的距离为3mm～12mm；优选为9mm；顶盖层的厚度为1mm～7mm。
8、本发明还提供了一种利用三维类组织阵列芯片进行物质筛选分析方法，采用所述的芯片，包括如下步骤：
9、揭开顶盖层，将细胞悬液加入到各框格内，进行细胞接种；
10、盖上顶盖层，对细胞进行孵育，使细胞粘附在高粘附区，优选：将芯片放置于细胞培养箱内孵育3～7h。
11、揭开顶盖层，使用新鲜细胞培养液进行换液和清洗(可以直接用吸管吸除之前的培养液，然后吸取新的培养液冲洗之后，再换液，高粘附区的细胞不会被吸走，低粘附区的细胞被吸走)，去除框格内低粘附区的残余细胞，保留高粘附区的细胞；
12、盖上顶盖层，对细胞进行培养，使高粘附区的细胞自组装聚集形成三维类组织；优选：进行细胞培养3～10d。
13、揭开顶盖层，去除框格内的细胞培养液，然后将含不同刺激物质的细胞培养液分别加入至不同的框格内；
14、盖上顶盖层，对细胞进行刺激处理；
15、最后对刺激处理完毕后的细胞进行检测分析。
16、所述的细胞为哺乳动物的原代细胞或者细胞系。
17、所述的不同刺激物质为不同种类或不同浓度的天然产物分子、人工合成分子、细胞因子、生长因子、蛋白质或核酸。
18、进一步，对刺激处理完毕后的细胞进行检测分析，包括使用显微成像仪器设备，对三维类组织进行观察和分析；以及加入特定的染色试剂进行处理，然后使用比色或荧光检测类仪器进行检测分析。
19、本发明具有但不限于以下有益效果：芯片无复杂结构构成，结构简单；芯片操作简单便捷，可在常规细胞类实验室进行；可实现单个芯片内三维类组织的大规模、多组同步制备；可实现单个芯片内针对三维类组织不同物质刺激处理的同步操作与分析；芯片结构构造可满足与比色或荧光酶标仪类分析仪器的兼容使用。相较于现有的三维类组织芯片和平台，其整体使用性能具有更好的物质筛选分析相关可操作效果、可推广使用价值和潜力，有利于开展各种体外三维类组织相关的筛选分析应用。
1.一种三维类组织阵列芯片，其特征在于，包括自下而上的底层、支架层和顶盖层，所述的底层包括对细胞具有高粘附性的高粘附区和对细胞具有低粘附性的低粘附区；所述的支架层包括用于形成框格的多块互相连接的侧壁，支架层固定于底层上，从而与顶盖层和底层一起形成至少两个互相独立的密封结构。
2.根据权利要求1所述的一种三维类组织阵列芯片，其特征在于，所述的底层包括具有低粘附性的膜层和具有高粘附性的基底层，且膜层开有通孔并固定于基底层上，从而在通孔位置形成高粘附区，在没有通孔的位置形成低粘附区。
3.根据权利要求2所述的一种三维类组织阵列芯片，其特征在于，所述的膜层由pdms材料制成，通孔形状为圆形，通孔直径为100μm～900μm，膜层厚度为1μm～50μm；所述的基底层由玻璃、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚碳酸酯制成。
4.根据权利要求2所述的一种三维类组织阵列芯片，其特征在于，所述的支架层的侧壁所形成的框格的大小相等且均匀分布，框格中均包括数量相等的通孔，所述的每个框格中通孔的数量至少为两个，且各个通孔之间为等间距均匀排列来形成阵列单元。
5.根据权利要求1所述的一种三维类组织阵列芯片，其特征在于，所述的支架层和顶盖层均由聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚碳酸酯制成。
6.根据权利要求1所述的一种三维类组织阵列芯片，其特征在于，所述的支架层的厚度为5mm～15mm，相邻框格中心之间的距离为3mm～12mm；顶盖层的厚度为1mm～7mm。
7.一种利用三维类组织阵列芯片进行物质筛选分析方法，其特征在于，采用权利要求1～6任一所述的芯片，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的细胞为哺乳动物的原代细胞或者细胞系。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的不同刺激物质为不同种类或不同浓度的天然产物分子、人工合成分子、细胞因子、生长因子、蛋白质或核酸。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对刺激处理完毕后的细胞进行检测分析，包括使用显微成像仪器设备，对三维类组织进行观察和分析；以及加入特定的染色试剂进行处理，然后使用比色或荧光检测类仪器进行检测分析。
