细胞侵袭描述了细胞在三维细胞外基质中的移动过程，其普遍存在于各种生理和病理活动中，研究细胞侵袭对相关生理活动发生机理的理解，以及相关临床疾病的治疗具有重要意义。通过在体外重建细胞微环境建立三维细胞侵袭模型，能够更加准确地研究体内细胞侵袭现象，但传统的三维细胞侵袭模型存在重复性较差的问题。虽然微加工技术可被用于控制细胞生长区域而提高实验重复性，但目前基于微加工技术的三维细胞侵袭模型又处于初步发展阶段，所以研究新型的三维细胞侵袭模型具有重要意义，使得能够在体外更加准确的分析体内细胞侵袭情况。

   本论文基于微加工技术研发了一种三维细胞侵袭芯片。首先将细胞接种到具有微结构的侵袭小室中，由于微结构表面的聚乙二醇 (Poly(ethylene glycol), PEG) 分子层会抑制细胞粘附，使得细胞逐渐生长成为形状和位置确定的三维细胞团，然后在侵袭小室中加入胶原，固化形成三维细胞外基质，三维细胞团便可侵袭进入胶原内部。

   对于三维细胞侵袭芯片的制作，选择聚二甲基硅氧烷 (Polydimethylsiloxane, PDMS)、金以及玻璃作为芯片材料，利用金表面化学修饰限制细胞生长区域，提高细胞侵袭实验重复性。采用微加工技术中的光刻、溅射、剥离、键合、刻蚀以及化学修饰等方法制作芯片。通过不断探索芯片制作工艺，使得芯片的制作过程简单，且芯片的性能稳定。

   制作完成三维细胞侵袭芯片后，本论文利用两种肿瘤细胞系进行了三维细胞培养，获得了形状和位置确定的三维细胞团，并探究了细胞接种浓度 (1×10⁵ cells/ml、2×10⁵ cells/ml和5×10⁵ cells/ml) 以及芯片基底形貌 (直径为200 μm、400 μm和800 μm的圆形结构) 对三维细胞团平均高度的影响。

   在三维细胞团培养的基础上，本论文利用两种肿瘤细胞系分别对两种胶原进行了细胞侵袭实验，探究了不同种类细胞在不同胶原内部的侵袭方式，以及芯片基底形貌对三维细胞团侵袭能力的影响。

   通过本论文的研究工作，验证了三维细胞侵袭芯片能够模拟体内细胞侵袭，并提高细胞侵袭实验的重复性，为更加深入的细胞侵袭研究提供了一种新的研究思路。