一种人工组织球聚体构建装置及构建方法制造方法及图纸

一种人工组织球聚体构建装置及构建方法，该装置包括自下而上的载片、PDMS片垫片、插片和压板，并在PDMS片上形成有腔室，在腔室中通过生物因子诱导内皮细胞环绕圆形的含组织细胞的凝胶形成紧密的内皮薄层，构建出功能内皮层包裹的人工组织球聚体。本发明专利技术产生的球聚体可以模拟相应组织在血管内皮层的保护下对于理化或生化刺激的反应，应用于药物筛选、病理研究和疗法检测时，可以得到更加准确的结果。PDMS片上构建的球聚体既可以在出入口孔分别集成理化/生化刺激控制模块和检测模块，实现芯片上的相应的刺激‑检测模型构建；同时，在内皮层成形后也可以剥开载片，将球聚体取出用于后续更加复杂的模型构建或检测。

【技术实现步骤摘要】
一种人工组织球聚体构建装置及构建方法
本专利技术涉及一种人工组织球聚体构建装置及构建方法。
技术介绍
人工组织球聚体是一种由同种细胞相互作用组团或者不同细胞按照一定结构组团形成的细胞团球体，直径为百微米级别。球聚体由于细胞之间存在紧密的联系，同时也具备足够的营养供给的微纳间隙，因此是一种最小的、具备一定三维组织功能的单元，具备消耗少、反应快、一般可以批量制造的优点，在组织工程中，常用于相应组织的药物筛选和病理研究。但是，药物或者其他化学刺激物吸收进入人体的循环系统后，一般需要通过毛细血管进入靶向目标组织，进而产生作用。毛细血管一般为内皮细胞单层紧密结合组成。现有的球聚体大多为单种细胞，少有的多种细胞球聚体也并不具备完整排列的内皮层，都不能实现血管对于各类溶质的筛选和对于组织的保护作用，导致这些球聚体用于药物筛选、病理研究和疗法检测时产生很大偏差。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种人工组织球聚体构建装置及构建方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种人工组织球聚体构建装置，包括自下而上依次组合在一起的载片(1)、PDMS片(2)、垫片(3)、插片(4)和压板(5)，其中所述PDMS片(2)上形成有前腔室(13)、中间腔室(8)和后腔室(14)，其中至少所述中间腔室(8)由所述载片(1)封底而界定的腔室，所述PDMS片(2)和所述垫片(3)上具有对应地连通各腔室的出入口孔和通道，所述中间腔室(8)包括通过通道相互连通的一系列圆形腔室单元，每一圆形腔室单元又通过小通道和前、后腔室连通，各圆形腔室单元之间的通道上形成有贯穿所述PDMS片(2)和所述垫片(3)的插片孔，多个所述插片(4)对应于每个插片孔设置在所述压板(5)的底部，所述垫片(3)在对应于所述出入口孔和所述插片孔的位置设置有单边缺口，从而所述垫片(3)既能保持孔的连贯，又能从所述PDMS片(2)和所述压板(5)之间抽出，所述插片和所述插片孔的尺寸设置成，所述垫片(3)抽出前，所述插片(4)不阻隔各圆形腔室单元之间的连通，所述垫片(3)抽出后，所述压板(5)朝所述PDMS片(2)的扣合使得所述插片(4)阻隔各圆形腔室单元之间的连通；其中，所述前腔室(13)用于灌注内皮细胞悬液，所述中间腔室(8)用于灌注组织细胞凝胶，所述后腔室(14)用于灌注生物因子。进一步地：所述一系列圆形腔室单元的圆心在一条直线上，优选地，圆形腔室单元的厚度均在0.1mm左右。所述插片孔为沿着所述直线设置的一排方形通孔。所述压板(5)的底部设置有对应于各插片孔的多个盲孔，各插片对应插入各盲孔中，优选地，所述盲孔与所述插片形成间隙配合以便取下所述压板时不带动所述插片。连接所述圆形腔室单元与前后腔室的小通道的宽度为0.025～0.05mm。所述圆形腔室单元的直径为0.1～0.6mm，所述圆形腔室单元的间距不小于0.25mm。连接所述圆形腔室单元和对应的出入口孔的通道的宽度为0.1～0.2mm。所述载片(1)和PDMS片(2)进行了亲/疏水基团的表面修饰，表面修饰基团的亲/疏水性与细胞凝胶表面的性质相反，优选地，所述细胞凝胶为鼠尾I型胶原蛋白，所述载片(1)和所述PDMS片(2)的表面进行了亲水基团羟基的修饰。所述生物因子为细胞生长因子和细胞活化因子的组合，优选地，所述细胞生长因子选自VEGF、FGF，所述细胞活化因子选自MCP-1、S1P和PMA，更优选地，采用75ng/ml的MCP-1，150ng/ml的VEGF，150ng/ml的PMA和1uM的S1P；优选地，所述细胞悬液和生物因子的溶剂均为基础培养基RPMI。一种使用所述的人工组织球聚体构建装置的构建方法，其中先向所述中间腔室(8)灌注组织细胞凝胶，而后取出所述垫片(3)，按压所述压板(5)，使所述插片(4)插入所述中间腔室(8)将凝胶隔断成圆形，凝胶化后，向所述后腔室(14)中灌入生物因子，向所述前腔室(13)中灌入内皮细胞，培养2～5天后，内皮细胞环绕圆形组织细胞团形成功能内皮层；然后，摘下所述载片(1)取出成形的功能内皮层包裹的人工组织球聚体，或者，不摘所述载片(1)而在所述出入口孔集成刺激-检测模块，以用于药物筛选、病理研究和/或疗法检测。本专利技术的有益效果：本专利技术提供一种功能内皮层包裹的人工组织球聚体构建装置，产生的球聚体可以模拟相应组织在血管内皮层的保护下对于理化或生化刺激的反应，应用于药物筛选、病理研究和疗法检测时，可以得到更加准确的结果。芯片上构建的球聚体既可以在出入口孔分别集成理化/生化刺激模块和检测模块，实现芯片上的相应的刺激-检测模型构建；此外，在内皮层成形后也可以剥开载片，使用液流轻轻冲刷下球聚体，用于后续的模型构建或检测。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术构建的球聚体存在于PDMS芯片上，可以直接集成后续检测模块，更加方便；此方法构建的球聚体也可以从芯片上取出应用于更加复杂的模型，如排列球聚体后用于物质浓度梯度影响的研究模型等，应用范围更广；此方法中PDMS片与载片并未键合而只是扣合，摘下载片并不会破坏PDMS片的结构，在取出球聚体并洗净后，芯片可以重复使用，节省了材料；本专利技术构建的球聚体具备完整的内皮结构，可以良好模拟组织在血管保护下的生化/理化应激，使得构建出的研究模型更加准确。本专利技术可以用于相应组织的药物筛选、病理研究和疗法检测等。附图说明图1为本专利技术实施例的芯片的爆炸图。图2为本专利技术实施例的芯片所有部分组装完成后的结构示意图及其剖面视图。图3为本专利技术实施例隔断凝胶的工作原理图。图4为本专利技术实施例灌注内皮细胞悬液和生物因子时芯片的结构示意图。图5为本专利技术实施例构建功能内皮层包裹的人工组织球聚体的流程示意图。具体实施方式以下对本专利技术的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。参阅图1至图5，在一种实施例中，一种人工组织球聚体构建装置，包括自下而上依次组合在一起的载片1、PDMS片2、垫片3、插片4和压板5，载片1优选为玻璃片，其中所述PDMS片2上形成有前腔室13、中间腔室8和后腔室14，其中至少所述中间腔室8由所述载片1封底而界定的腔室，所述PDMS片2和所述垫片3上具有对应地连通各腔室的出入口孔和通道，所述中间腔室8包括通过通道相互连通的一系列圆形腔室单元，每一圆形腔室单元又通过小通道和前、后腔室连通，各圆形腔室单元之间的通道上形成有贯穿所述PDMS片2和所述垫片3的插片孔，多个所述插片4对应于每个插片孔设置在所述压板5的底部，所述垫片3在对应于所述出入口孔和所述插片孔的位置设置有单边缺口，从而所述垫片3既能保持孔的连贯，又能从所述PDMS片2和所述压板5之间抽出，所述插片和所述插片孔的尺寸设置成，所述垫片3抽出前，所述插片4不阻隔各圆形腔室单元之间的连通，所述垫片3抽出后，所述压板5朝所述PDMS片2的扣合使得所述插片4阻隔各圆形腔室单元之间的连通；其中，所述前腔室13用于灌注内皮细胞悬液，所述中间腔室8用于灌注组织细胞凝胶，所述后腔室14用于灌注生物因子。使用该人工组织球聚体构建装置，可在中间腔室8中通过生物因子诱导内皮细胞环绕圆形的含组织细胞的凝胶形成紧密的内皮薄层，从而构建出功能内皮层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人工组织球聚体构建装置，其特征在于，包括自下而上依次组合在一起的载片(1)、PDMS片(2)、垫片(3)、插片(4)和压板(5)，其中所述PDMS片(2)上形成有前腔室(13)、中间腔室(8)和后腔室(14)，其中至少所述中间腔室(8)由所述载片(1)封底而界定的腔室，所述PDMS片(2)和所述垫片(3)上具有对应地连通各腔室的出入口孔和通道，所述中间腔室(8)包括通过通道相互连通的一系列圆形腔室单元，每一圆形腔室单元又通过小通道和前、后腔室连通，各圆形腔室单元之间的通道上形成有贯穿所述PDMS片(2)和所述垫片(3)的插片孔，多个所述插片(4)对应于每个插片孔设置在所述压板(5)的底部，所述垫片(3)在对应于所述出入口孔和所述插片孔的位置设置有单边缺口，从而所述垫片(3)既能保持孔的连贯，又能从所述PDMS片(2)和所述压板(5)之间抽出，所述插片和所述插片孔的尺寸设置成，所述垫片(3)抽出前，所述插片(4)不阻隔各圆形腔室单元之间的连通，所述垫片(3)抽出后，所述压板(5)朝所述PDMS片(2)的扣合使得所述插片(4)阻隔各圆形腔室单元之间的连通；其中，所述前腔室(13)用于灌注内皮细胞悬液，所述中间腔室(8)用于灌注组织细胞凝胶，所述后腔室(14)用于灌注生物因子。...

【技术特征摘要】
1.一种人工组织球聚体构建装置，其特征在于，包括自下而上依次组合在一起的载片(1)、PDMS片(2)、垫片(3)、插片(4)和压板(5)，其中所述PDMS片(2)上形成有前腔室(13)、中间腔室(8)和后腔室(14)，其中至少所述中间腔室(8)由所述载片(1)封底而界定的腔室，所述PDMS片(2)和所述垫片(3)上具有对应地连通各腔室的出入口孔和通道，所述中间腔室(8)包括通过通道相互连通的一系列圆形腔室单元，每一圆形腔室单元又通过小通道和前、后腔室连通，各圆形腔室单元之间的通道上形成有贯穿所述PDMS片(2)和所述垫片(3)的插片孔，多个所述插片(4)对应于每个插片孔设置在所述压板(5)的底部，所述垫片(3)在对应于所述出入口孔和所述插片孔的位置设置有单边缺口，从而所述垫片(3)既能保持孔的连贯，又能从所述PDMS片(2)和所述压板(5)之间抽出，所述插片和所述插片孔的尺寸设置成，所述垫片(3)抽出前，所述插片(4)不阻隔各圆形腔室单元之间的连通，所述垫片(3)抽出后，所述压板(5)朝所述PDMS片(2)的扣合使得所述插片(4)阻隔各圆形腔室单元之间的连通；其中，所述前腔室(13)用于灌注内皮细胞悬液，所述中间腔室(8)用于灌注组织细胞凝胶，所述后腔室(14)用于灌注生物因子。2.根据权利要求1所述的人工组织球聚体构建装置，其特征在于，所述一系列圆形腔室单元的圆心在一条直线上，优选地，圆形腔室单元的厚度均在0.1mm左右。3.根据权利要求1所述的人工组织球聚体构建装置，其特征在于，所述插片孔为沿着所述直线设置的一排方形通孔。4.根据权利要求1所述的人工组织球聚体构建装置，其特征在于，所述压板(5)的底部设置有对应于各插片孔的多个盲孔，各插片对应插入各盲孔中，优选地，所述盲孔与所述插片形成间隙配合以便取下所述压板时不带动所述插片。5.根据权利要求1至4任一项所述的人工组织球聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，弥胜利，易晓满，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44