一种类器官灌流培养芯片及其使用方法技术

本发明专利技术属于器官芯片领域，具体公开了一种类器官灌流培养芯片及其使用方法，所述芯片含有一个可灌流的腔室（100），所述腔室（100）设有一组流体的出入口（101）；所述腔室（100）分为微孔和微柱两层，腔室微孔层（110）为实心结构，并在其中开设有阵列结构的微孔（102），在每个微孔（102）的周围至少设有3个微柱（103），所述微柱（103）凸出微孔（102）的表面，形成带有空隙的腔室微柱层（120）；所述腔室微柱层（120）的微柱（103）之间形成可互通的独立空间（104）；本芯片可以实现在同一芯片内高通量的类器官制备与灌流培养，操作简单，芯片内形成的类器官可以应用于生物医学、发育学、新药研发、毒理学等领域的研究工作。

【技术实现步骤摘要】
一种类器官灌流培养芯片及其使用方法
本专利技术属于器官芯片领域，具体公开了一种类器官灌流培养芯片及其使用方法。
技术介绍
随着细胞生物学与类器官技术的发展，细胞三维培养技术正逐渐取代传统二维细胞培养技术。目前，多种类型的细胞都有较强的自组装能力，比如多潜能干细胞、肿瘤细胞、组织细胞等。三维细胞球是由多种细胞自组装形成的三维聚集体，更接近体内组织细胞的结构形态并且更有利于其功能机制的研究。因此，三维细胞球可以被用于众多生物学以及生物医学领域的研究中，例如：发育学、病理学、药理学、癌症治疗等。现有三维细胞聚集培养方法主要有悬滴法、悬浮培养、液滴法等，通过这些方法制备的细胞球的可控性与重复性较差。相比之下，通过具有凹陷结构的芯片进行细胞聚集培养可以实现高通量以及较高的可控性与重复性。然而目前要对类器官进行灌流培养，还需要将凹槽内形成的细胞球取出，再放置到另一个芯片或低黏附的培养皿内，增加了操作的复杂程度，例如：需要在显微镜下对类器官进行分离、挑选、转移。同时难以满足高通量的需求。
技术实现思路
针对以上不足，本专利技术公开了一种类器官灌流培养芯片及其使用方法，所述器官芯片为微孔和微柱两层的结构，该芯片微孔层内设有阵列结构的微孔，可以满足高通量的类器官制备，同时芯片微柱层设有的微柱结构之间可以形成相对独立的空间，将芯片翻转后，微孔层微孔内形成的类器官可以进入微柱层中对应的相对独立空间，而微柱之间的间隙可以满足灌流培养时的营养物质交换，同时可以排除代谢废物、凋亡的细胞以及细胞碎片等。本专利技术的技术方案如下：一种类器官灌流培养芯片，所述芯片含有一个可灌流的腔室，所述腔室设有一组流体的出入口；所述腔室分为微孔和微柱层，腔室微孔层为实心结构，并在其中开设有阵列结构的微孔，在每个微孔的周围至少设有3个微柱，所述微柱凸出微孔的表面，形成带有空隙的腔室微柱层；所述腔室微柱层的微柱之间形成可互通的独立空间；所述出入口连通所述腔室微柱层。进一步的，上述一种类器官灌流培养芯片，所述芯片的微孔层顶部设有一组连接出入口的储液池；所述储液池可以配有一组盖子；所述盖子内设有一组与出入口连通的流体通道，所述微柱层底面采用可逆封接。进一步的，上述一种类器官灌流培养芯片，所述腔室的横截面选自但不限定于圆形、椭圆形、正方形和长方形；所述腔室的横截面的半径或者对角线长度为1-100mm；所述室的高度为0.6-2mm。进一步的，上述一种类器官灌流培养芯片，所述储液池为圆柱形结构，体积为50-500微升；所述盖子与所述储液池的内径相匹配，可以对储液池进行密封；所述盖子内通道外侧为鲁尔接头或宝塔样接头。进一步的，上述一种类器官灌流培养芯片，所述微孔的开口为正方形或圆形；当开口为正方形时，正方形的边长为200-800微米；当开口为圆形时，圆形的直径为200-800微米。进一步的，上述一种类器官灌流培养芯片，所述微孔的侧壁为垂直或倾斜的；所述微孔底部为平面结构或“U”型结构。进一步的，上述一种类器官灌流培养芯片，述微孔的深度为200-600微米。进一步的，上述一种类器官灌流培养芯片，所述微柱为圆柱结构，所述圆柱结构的底面直径为300-1200微米，高度为300-1500微米。进一步的，上述一种类器官灌流培养芯片，所述圆柱之间的间隙距离为50-250微米。进一步的，上述一种类器官灌流培养芯片，所述芯片的制造材料选自PC、PS、PMMA、PET中的一种或多种。进一步的，上述类器官灌流培养芯片的使用方法，包括以下步骤：a.将所述的类器官灌流培养芯片进行灭菌处理，灭菌方法包括但不限于以下方法：酒精、紫外线或气体灭菌；b.将盖子安装到储液池上，并将含有微孔的腔室微孔层朝下，将含有一定浓度的细胞悬液从盖子上的流体通道注入，再通过出入口进入腔室内，轻轻摇晃使细胞悬液均匀分布在腔室内，最后封死盖子上的流体通道；c.通过离心或静止的方法使细胞沉降到微孔内，再放置到培养箱内培养12-48小时，使聚集在微孔底部的细胞形成细胞球；本过程为静态培养，如需更换培养基，可以通过盖子上流体通道进行更换；d.待细胞球形成后，将芯片翻转，使微孔内的细胞球掉落在由所在微孔周围的微柱所围成的独立空间；e.将流体操控单元与所述芯片盖子上的流体通道进行连接，并开始所需的灌流培养；所述流体操控单元包括但不限于注射泵、蠕动泵和压力泵；也可在芯片翻转后移除盖子，并将一定量的培养基加入到所述的储液池中，再将芯片放置在摇板上进行培养，摇板的摆动角度为5-15°；f.待培养结束后，如果需要对芯片内的细胞进行后续测试，可以移除微柱层的底面结构，将芯片内的细胞球200取出。根据以上技术方案可知，本专利技术至少有以下有益效果：本专利技术公开的类器官灌流培养芯片分为微孔和微柱两层的结构，该芯片微孔层内设有阵列结构的微孔，可以满足高通量的类器官制备，同时芯片微柱层设有的微柱结构之间可以形成相对独立的空间，将芯片翻转后，微孔层微孔内形成的类器官可以进入微柱层中对应的相对独立空间，而微柱之间的间隙可以满足灌流培养时的营养物质交换，同时可以排除代谢废物、凋亡的细胞以及细胞碎片等，；本专利技术可以在芯片内实现三维细胞球的制备以及动态培养，简化了类器官实验中一些操作步骤，进一步的该芯片可以同时制备几百至几千个三维细胞球，可以实现高通量的类器官制备和培养的需求，芯片内形成的类器官可以应用于生物医学、发育学、新药研发、毒理学等领域的研究工作。附图说明附图1为本专利技术所述类器官灌流培养芯片内部结构的俯视示意图；附图2为本专利技术所述类器官灌流培养芯片内部结构的侧视示意图；附图3为本专利技术所述类器官灌流培养芯片外部的侧视示意图；附图4为本专利技术所述类器官灌流培养芯片外部的侧视示意图；附图5为本专利技术所述芯片使用方法的俯视示意图；附图6为本专利技术所述芯片使用方法的侧视示意图；附图7为本专利技术所述的类器官灌流培养芯片内形成的多潜能干细胞细胞球的实物图；其中：100腔室、101出入口、102微孔、103微柱、104独立空间、105储液池、106盖子、107流体通道、110腔室微孔层、120腔室微柱层、200细胞球。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种类器官灌流培养芯片，其特征在于，所述芯片含有一个可灌流的腔室（100），所述腔室（100）设有一组流体的出入口（101）；所述腔室（100）分为微孔和微柱层，腔室微孔层（110）为实心结构，并在其中开设有阵列结构的微孔（102），在每个微孔（102）的周围至少设有3个微柱（103），所述微柱（103）凸出微孔（102）的表面，形成带有空隙的腔室微柱层（120）；所述腔室微柱层（120）的微柱（103）之间形成可互通的独立空间（104）；所述出入口（101）连通所述腔室微柱层（120）。/n

【技术特征摘要】
1.一种类器官灌流培养芯片，其特征在于，所述芯片含有一个可灌流的腔室（100），所述腔室（100）设有一组流体的出入口（101）；所述腔室（100）分为微孔和微柱层，腔室微孔层（110）为实心结构，并在其中开设有阵列结构的微孔（102），在每个微孔（102）的周围至少设有3个微柱（103），所述微柱（103）凸出微孔（102）的表面，形成带有空隙的腔室微柱层（120）；所述腔室微柱层（120）的微柱（103）之间形成可互通的独立空间（104）；所述出入口（101）连通所述腔室微柱层（120）。


2.根据权利要求1所述的一种类器官灌流培养芯片，其特征在于，所述芯片的微孔层顶部设有一组连接出入口（101）的储液池（105）；所述储液池（105）可以配有一组盖子（106）；所述盖子（106）内设有一组与出入口（101）连通的流体通道（107），所述微柱层（120）底面采用可逆封接。


3.根据权利要求1所述的一种类器官灌流培养芯片，其特征在于，所述腔室（100）的横截面选自但不限定于圆形、椭圆形、正方形和长方形；所述腔室（100）的横截面的半径或者对角线长度为1-100mm；所述室（100）的高度为0.6-2mm。


4.根据权利要求2所述的一种类器官灌流培养芯片，其特征在于，所述储液池为圆柱形结构，体积为50-500微升；所述盖子（106）与所述储液池（105）的内径相匹配，可以对储液池进行密封；所述盖子（106）内的流体通道（107）外侧为鲁尔接头或宝塔样接头。


5.根据权利要求1所述的一种类器官灌流培养芯片，其特征在于，所述微孔（102）的开口为正方形或圆形；当开口为正方形时，正方形的边长为200-800微米；当开口为圆形时，圆形的直径为200-800微米。


6.根据权利要求5所述的一种类器官灌流培养芯片，其特征在于，所述微孔（102）的侧壁为垂直或倾斜的；所述微孔（102）底部为平面结构或“U”型结构；所述微孔（102）的深度为200-600微...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽，魏文博，王南，冯可，
申请(专利权)人：苏州济研生物医药科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32