Plants produce a wide variety of secondary metabolites, which often are of interest to pharmaceutical and nutraceutical industry. Plant-cell cultures allow producing these metabolites in a standardised manner, independently from various biotic and abiotic factors difficult to control during conventional cultivation. However, plant-cell fermentation proves to be very difficult, since these chemically complex compounds often result from the interaction of different biosynthetic pathways operating in different cell types. To simulate such interactions in cultured cells is a challenge. Here, we present a microfluidic bioreactor for plant-cell cultivation to mimic the cell–cell interactions occurring in real plant tissues. In a modular set-up of several microfluidic bioreactors, different cell types can connect through a flow that transports signals or metabolites from module to module. The fabrication of the chip includes hot embossing of a polycarbonate housing and subsequent integration of a porous membrane and in-plane tube fittings in a two-step ultrasonic welding process. The resulting microfluidic chip is biocompatible and transparent. Simulation of mass transfer for the nutrient sucrose predicts a sufficient nutrient supply through the membrane. We demonstrate the potential of this chip for plant cell biology in three proof-of-concept applications. First, we use the chip to show that tobacco BY-2 cells in suspension divide depending on a “quorum-sensing factor” secreted by proliferating cells. Second, we show that a combination of two Catharanthus roseus cell strains with complementary metabolic potency allows obtaining vindoline, a precursor of the anti-tumour compound vincristine. Third, we extend the approach to operationalise secretion of phytotoxins by the fungus Neofusicoccum parvum as a step towards systems to screen for interorganismal chemical signalling.

植物产生种类繁多的次级代谢物，这通常是制药和保健品工业感兴趣的。植物细胞培养允许以标准化方式产生这些代谢物，独立于在常规培养过程中难以控制的各种生物和非生物因素。然而，植物细胞发酵被证明是非常困难的，因为这些化学复杂的化合物通常是由在不同细胞类型中运行的不同生物合成途径的相互作用产生的。模拟培养细胞中的这种相互作用是一项挑战。在这里，我们提出了一种用于植物细胞培养的微流控生物反应器，以模拟真实植物组织中发生的细胞-细胞相互作用。在几个微流控生物反应器的模块化设置中，不同的细胞类型可以通过在模块之间传输信号或代谢物的流连接。芯片的制造包括聚碳酸酯外壳的热压印以及随后在两步超声波焊接过程中集成多孔膜和平面管接头。由此产生的微流控芯片具有生物相容性和透明性。营养蔗糖的传质模拟预测了通过膜的充足营养供应。我们在三个概念验证应用中展示了该芯片在植物细胞生物学方面的潜力。首先，我们使用芯片显示悬浮中的烟草 BY-2 细胞根据增殖细胞分泌的“群体感应因子”进行分裂。其次，我们证明了两者的结合 芯片的制造包括聚碳酸酯外壳的热压印以及随后在两步超声波焊接过程中集成多孔膜和平面管接头。由此产生的微流控芯片具有生物相容性和透明性。营养蔗糖的传质模拟预测了通过膜的充足营养供应。我们在三个概念验证应用中展示了该芯片在植物细胞生物学方面的潜力。首先，我们使用芯片显示悬浮中的烟草 BY-2 细胞根据增殖细胞分泌的“群体感应因子”进行分裂。其次，我们证明了两者的结合 芯片的制造包括聚碳酸酯外壳的热压印以及随后在两步超声波焊接过程中集成多孔膜和平面管接头。由此产生的微流控芯片具有生物相容性和透明性。营养蔗糖的传质模拟预测了通过膜的充足营养供应。我们在三个概念验证应用中展示了该芯片在植物细胞生物学方面的潜力。首先，我们使用芯片显示悬浮中的烟草 BY-2 细胞根据增殖细胞分泌的“群体感应因子”进行分裂。其次，我们证明了两者的结合 由此产生的微流控芯片具有生物相容性和透明性。营养蔗糖的传质模拟预测了通过膜的充足营养供应。我们在三个概念验证应用中展示了该芯片在植物细胞生物学方面的潜力。首先，我们使用芯片显示悬浮中的烟草 BY-2 细胞根据增殖细胞分泌的“群体感应因子”进行分裂。其次，我们证明了两者的结合 由此产生的微流控芯片具有生物相容性和透明性。营养蔗糖的传质模拟预测了通过膜的充足营养供应。我们在三个概念验证应用中展示了该芯片在植物细胞生物学方面的潜力。首先，我们使用芯片显示悬浮中的烟草 BY-2 细胞根据增殖细胞分泌的“群体感应因子”进行分裂。其次，我们证明了两者的结合 我们使用该芯片显示悬浮中的烟草 BY-2 细胞根据增殖细胞分泌的“群体感应因子”进行分裂。其次，我们证明了两者的结合 我们使用该芯片显示悬浮中的烟草 BY-2 细胞根据增殖细胞分泌的“群体感应因子”进行分裂。其次，我们证明了两者的结合具有互补代谢能力的长春花细胞株允许获得抗肿瘤化合物长春新碱的前体 vindoline。第三，我们扩展了通过真菌Neofusicoccum parvum操作植物毒素分泌的方法，作为迈向筛选组织间化学信号传导系统的一步。