Рисунок 4. Структура чипа для CE, заполненная окрашенной водой для испытаний потока и герметичности (ширина каналов разделения и впрыска составляет примерно 150 микрометров, а глубина канала примерно 75 микрометров).

Термоформование и герметизация чипов для CE осуществлялись в ходе двух последовательных циклов работы нагревательного пресса, с промежуточной подачей второй пленки. Во время такого промежуточного открывания формы термоформованная пленка не извлекалась. В полистирольную пленку формовались жидкостные микроструктуры при 115°C в присутствии азота с абсолютным давлением 0.5 MПa. Первая сформованная пленка была затем подвергнута термической герметизации ко второй планарной пленке при температурах от 75 до 80°C. Это выше минимальной температуры термической активации покрытия (около 60°C) на второй пленке, но намного ниже температуры перехода в стеклообразное состояние полистирольной пленки. В результате на размерную стабильность пленок не повлияла термическая герметизация.

Чип для клеточных культур

Клетки, извлеченные из естественных тканей, можно культивировать в искусственных средах, если обеспечить им снабжение достаточным количеством питательных веществ и кислорода. За прошедшие несколько лет выращивание клеточных структур в пробирке стало приобретать все большее значение для исследования структуры и функций клеток. Это особенно важно при изучении биохимических проводящих путей и технологий разработки. Клеточные структуры обычно используются в фармацевтической и биомедицинской отраслях для разработки и производства различных вакцин и антител. Известно, что трехмерные или 3D культуры обладают превосходными свойствами по сравнению со стандартными двухмерными или 2D однослойными культурами, особенно, в том, что касается долговременного сохранения клеточных функций.

Междисциплинарная группа в Исследовательском центре Карсруэ разработала платформу на основе биореакторов. Платформа содержит различное количество микроструктурированных полимерных клеточных каркасов для трехмерного  выращивания клеток в формате чипа [10]. По сравнению с другими трехмерными стратегиями культур [11], это устройство позволяет лучше регулировать и контролировать условия отдельных культур. В особенности улучшается ситуация с питанием.

Восходящие варианты таких биореакторов предназначены не только для использования с высокопроизводительными скрининговыми применениями при фармацевтических исследованиях, но также и для устройств экстракорпоральной поддержки органов в быстро развивающейся области регенеративной медицины. Так, например, для биологической искусственной печени необходимо большое количество функциональных и долго сохраняющих жизнеспособность клеток печени, примерно от 10 до 30% от общей массы печени, для того, чтобы гарантировать достаточную поддержку поврежденной печени пациента [11 ]. Хотя на одном микрочипе можно культивировать несколько миллионов клеток, все же необходимо более 10,000 микрочипов для одного пациента.

Микроразмерное термоформование открывает возможности для крупносерийного массового производства низкозатратных одноразовых чипов для выращивания клеточных структур, как фундаментальной основы для данного применения. Уже было произведено небольшое количество клеточных чипов [12]. Термоформованный чип для клеточных структур содержит 25 x 25 клеточных контейнеров, которые упорядочены в виде решетки 400 x 400 микрометров, Рисунок 5.

Рисунок 5. Сделанные с помощью сканирующей электронной микроскопии снимки чипа клеточных структур из COP (сформованы как 625 штук).

У цилиндрических микроконтейнеров диаметр и глубина примерно 300 микрометров. Микроструктуры термоформовались при давлении до 6 МПа. Из-за высокого местного относительного удлинения, у нижней части микроконтейнеров толщина составляет до 5 микрометров . На рисунке 6 показан поликарбонатный микроконтейнер, который был сформован из пленки, обработанной с помощью технологии ионных треков. Микропоры обеспечивают двухстороннюю подачу клеточным агрегатам в контейнерах растворенных питательных веществ и кислорода.

Рисунок 6. Сканирующая электронная микроскопия клеточного контейнера, микротермоформованного из поликарбоната с ионной обработкой треков (диаметр, глубина ~ 350 микрометров, размер пор < 3 микрометров ).

Как показано на рисунке 7, в таких чиповых контейнерах уже были трехмерно культивированы различные виды клеток, линии клеток и первичные клетки.

Ожидается, что сочетание микротермоформования и различных технологий модификации поверхности и основного материала позволит создавать микро окружающую среду для клеток с клеточными каркасами [13], как показано на рисунке 8.

Рисунок 7 Сканирующая электронная микроскопия клеточных контейнеров с трехмерными культивированными клетками HepG2 внутри.