适用于生物组织培养及实时监测的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种适用于生物组织培养及实时监测的系统和方法，涉及组织工程的技术领域，包括：生物3D打印机、器官芯片、连接底座、驱动系统和辅助系统；器官芯片通过连接底座与驱动系统相连；生物3D打印机用于构建生物3D打印类组织；器官芯片用于放置培养基和生物3D打印类组织，培养所述生物3D打印类组织；连接底座用于放置器官芯片，并连接驱动系统，驱动系统用于驱动所述培养基在所述器官芯片内流动，辅助系统用于监测生物3D打印类组织的状态。该系统和方法为组织培养、病理学研究以及药物筛选等工作提供了一个新型的培养平台。

【技术实现步骤摘要】
适用于生物组织培养及实时监测的系统和方法
本专利技术涉及组织工程领域，尤其是涉及一种适用于生物组织培养及实时监测的系统和方法。
技术介绍
器官芯片为细胞或组织培养、病理学研究以及药物筛选等工作提供了一个新型的培养平台，其主要特色是能够更有效的模拟人体内器官的交互作用。器官芯片涉及三个关键元件，分别为活细胞组织/器官元件、流体控制元件、检测/传感元件。流体控制元件提供活细胞组织生存基底及持续的灌流培养模式，模拟体内生长微环境；活细胞组织/器官元件指将特定细胞类型在2D或3D情况下进行空间上规范排布的组件；检测/传感元件提供监测与评价功能。虽然与2D情况相比，3D的组织结构可以更好地模拟体内情况，但3D组织制备的一致性，三维培养的可控性，及实时可监测性的较之2D细胞系均有难点，如何制备标准化3D细胞活组织、构建三维培养体系和三维监测方案仍是挑战。生物3D打印提供了一种高度一致高度可控的类器官组织培养方法，但是现有的器官芯片技术中，因为将生物3D打印类组织直接打印在器官芯片有诸多不便，所以多使用3D组织培养的类器官。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供适用于生物组织培养及实时监测的系统和方法，解决了器官芯片3D组织构建、灌流培养和监测有机结合难题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种适用于生物组织培养及实时监测的系统，包括：生物3D打印机、器官芯片、连接底座、驱动系统和辅助系统；所述器官芯片通过连接底座与所述驱动系统相连；所述生物3D打印机用于构建生物3D打印类组织；所述器官芯片用于放置培养基和生物3D打印类组织，培养所述生物3D打印类组织；所述连接底座用于放置器官芯片，并与驱动系统相连；所述驱动系统用于驱动所述培养基在所述器官芯片内流动；所述辅助系统用于监测生物3D打印类组织的状态。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述器官芯片包括透明顶盖、转运单元和器官芯片主体；所述转运单元可拆卸的嵌入在所述器官芯片主体的里面，所述透明顶盖覆盖在所述器官芯片主体上，转运单元用于盛放所述生物3D打印类组织。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述器官芯片主体还包括：硬质顶层、微流道层、透明底层、传感芯片，所述微流道层设置在所述硬质顶层和所述透明底层之间，所述传感芯片与器官芯片主体的培养基接触；所述硬质顶层包括至少一个培养室、气体通道、顶面凹槽、底面凹槽、检测区域；所述底面凹槽用于放置所述微流道层；所述微流道层包括至少一个培养室、微流道、驱动凹槽、储液凹槽、分割凹槽、栅栏状阀门；所述微流道将所述至少一个培养室、驱动凹槽、储液凹槽、分割凹槽连接起来；所述栅栏状阀门将所述分割凹槽隔断开；其中，所述转运单元与所述硬质顶层中的至少一个培养室、所述微流道层中的至少一个培养室匹配。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中器官芯片主体的形状可为长方体或六面体。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述辅助系统包括：观测系统、和/或者分析系统、和/或者控制系统、和/或者环境控制系统；所述观测系统用于观测培养后的试验组织和培养基；所述分析系统用于根据所述传感芯片进行分析，得到检测数据；所述控制系统对驱动系统进行精准控制，实现对微流道中培养基流速和流向的控制；所述环境控制系统为生物3D打印类组织生长提供合适的温度、湿度和二氧化碳浓度。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述驱动系统包括显示控制装置、控制装置和气路分配装置；所述控制装置分别与所述显示控制装置、气路分配装置相连；所述显示控制装置用于显示多个工作模式，以使用户能够根据观看显示的多个工作模式进行选择；所述控制装置用于根据用户选择的工作模式，控制所述气路分配装置进行工作。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述系统还包括连接底座，所述连接底座匹配所述器官芯片使用，连接底座可通过连接方式与驱动系统进行组合使用，或连接底座与气动系统组合为一个整体进行使用。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述系统还包括：更新系统，所述驱动系统通过所述更新系统与所述器官芯片相连，所述驱动系统还用于驱动所述更新系统更新所述器官芯片中的培养基。第二方面，本专利技术实施例还提供一种适用于生物组织培养及实时监测的方法，包括：利用生物3D打印机构建试验/测试的生物3D打印类组织；其中，3D打印类组织作为试验组织可以直接打印在器官芯片培养室内，或打印在转运单元上再放置进器官芯片培养室内；通过接收用户选择的工作模式，按照用户所选择的工作模式培养在所述器官芯片中的所述试验组织；培养过程中，检测所述试验组织，得到检测数据。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述通过接收用户选择的工作模式，按照用户所选择的工作模式培养在所述器官芯片中的所述试验组织，包括：在接收用户选择的工作模式后，通过控制正压气源、负压气源，向气路分配装置输出正压、负压气流，以使气路分配装置将正压、负压通向器官芯片的气体通道使培养基运动。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，通过接收用户选择的工作模式，按照用户所选择的工作模式培养在所述器官芯片中的所述试验组织的步骤之后，所述方法还包括：在确定器官芯片中的培养基存储在气泡时，根据气泡所在位置，调整当前工作模式。本专利技术实施例带来了以下有益效果：通过在系统中增加生物3D打印机，在试验中，生物3D打印机构建用于试验/测试的生物3D打印类组织，器官芯片放置培养基和生物3D打印类组织，培养所述生物3D打印类组织，驱动系统驱动所述培养基在所述器官芯片内流动，辅助系统监测生物3D打印类组织和培养基，本专利技术将试验组织以生物3D打印类组织存在，解决了3D组织模型构建的可控性、一致性，以及自由构建复杂仿生组织营养/代谢通道的可行性。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1a为本专利技术一个实施例提供的适用于生物组织培养及实时监测的系统的结构图；图1b为本专利技术另一个实施例提供的适用于生物组织培养及实时监测的系统的结构图；图2为本专利技术实施例提供的器官芯片的结构图；图3a为本专利技术实施例提供的微流道层的正面的结构图；图3b为本专利技术实施例提供的微流道层的反面的结构图；图4为本专利技术实施例提供的器官芯片中培养基更换方式的结构图；图5为本专利技术实施例提供的驱动系统的结构图；图6为本专利技术实施例提供的气路分布图；图7为本专利技术实施例提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于生物组织培养及实时监测的系统，其特征在于，包括：生物3D打印机、器官芯片、连接底座、驱动系统和辅助系统；所述器官芯片通过所述连接底座与所述驱动系统相连；所述生物3D打印机用于构建生物3D打印类组织；所述器官芯片用于放置培养基和生物3D打印类组织，培养所述生物3D打印类组织；所述连接底座用于放置器官芯片，并与驱动系统相连；所述驱动系统用于驱动所述培养基在所述器官芯片内流动；所述辅助系统用于监测生物3D打印类组织的状态。

【技术特征摘要】
1.一种适用于生物组织培养及实时监测的系统，其特征在于，包括：生物3D打印机、器官芯片、连接底座、驱动系统和辅助系统；所述器官芯片通过所述连接底座与所述驱动系统相连；所述生物3D打印机用于构建生物3D打印类组织；所述器官芯片用于放置培养基和生物3D打印类组织，培养所述生物3D打印类组织；所述连接底座用于放置器官芯片，并与驱动系统相连；所述驱动系统用于驱动所述培养基在所述器官芯片内流动；所述辅助系统用于监测生物3D打印类组织的状态。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述器官芯片包括透明顶盖、转运单元和器官芯片主体；所述转运单元可拆卸的嵌入在所述器官芯片主体的里面，所述透明顶盖覆盖在所述器官芯片主体上，转运单元用于盛放所述生物3D打印类组织。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述器官芯片主体还包括：硬质顶层、微流道层、透明底层、传感芯片，所述微流道层设置在所述硬质顶层和所述透明底层之间，所述传感芯片与器官芯片主体的培养基接触；所述硬质顶层包括至少一个培养室、气体通道、顶面凹槽、底面凹槽、检测区域；所述底面凹槽用于放置所述微流道层；所述微流道层包括至少一个培养室、微流道、驱动凹槽、储液凹槽、分割凹槽、栅栏状阀门；所述微流道将所述至少一个培养室、驱动凹槽、储液凹槽、分割凹槽连接起来；所述栅栏状阀门将所述分割凹槽隔断开；其中，所述转运单元与所述硬质顶层中的至少一个培养室、所述微流道层中的至少一个培养室匹配。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述器官芯片主体的形状为长方体或六面体。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述辅助系统包括：观测系统、和/或者分析系统、和/或者控制系统、和/或者环境控制系统；所述观测系统用于观测培养后的试验组织和培养基；所述分析系统用于根据所述传感芯片进行分析，得到检测数据；所述控制系统对驱动系统进行精准控制，实现对微流道中培养基流速和流向的控制；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玲，吕晨泽，徐铭恩，斯培剑，戴嘉韵，赖雪聪，
申请(专利权)人：杭州捷诺飞生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33