一种模块化集成骨再生修复能力测试芯片结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种模块化集成骨再生修复能力测试芯片结构，属于生物医学工程技术。所述芯片包括基板和多个测试单元体，所述基板用于集成和固定所述测试单元体，每个测试单元体对应特定的测试参数，所述测试单元体和基板之间设置有相互契合的结构，用于保证单元体和基板组装后芯片的稳定性。所述芯片将对应不同测试参数的测试体单元集成在一起，通过体内或者体外实验高通量筛选出有利于骨再生修复的关键参数，极大提高生物材料优化设计筛选效率，减少实验动物，节约实验经费和人力资料，同时也可以避免很多实验中不可控因素对实验结果的影响，可用于高通量精准筛选骨组织再生生物材料。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化集成骨再生修复能力测试芯片结构
本技术涉及一种模块化集成骨再生修复能力测试芯片结构，属于生物医学工程

技术介绍
骨缺损即骨的结构完整性破坏，是临床常见病。骨缺损及骨质疏松，骨肿瘤切除，事故创伤以及先天性畸形等原因导致的不可逆骨缺损一直是临床面对的重大挑战之一，由此而衍生出对骨修复材料的需求也高居不下。据统计，我国每年需要做骨移植的患者超过350万人，且增长迅速。随着人民健康水平的提升，患者目前已经不满足通过骨科植入物来缓解疼痛及恢复基本的运动功能，而是要求最大限度地恢复其原有功能。目前人工骨修复支架是极具潜力的自体骨的代替体。不仅在市场上有巨大的需求，并且用非生命的材料诱导和修复有生命体也是目前科学研究的热点之一。骨修复支架植入后可以填补骨丢失后的缺损保证骨的结构完整性，而且其可以作为新生组织的载体。在骨修复材料中磷酸钙和人体骨组织中的无机成分相似，被视为理想的骨修复材料，在之前的研究中经表明磷酸钙具有良好的骨诱导性和骨传导性。骨组织修复和重建是一个非常复杂的过程，支架材料的很多因素都会影响其修复效果。影响因素包括材料的理化性质：成分，物相结构；材料的宏观多孔结构(>100um)：多孔形状，多孔大小，孔的连通性，孔隙率；材料的表面微纳结构(<100um)：表面微孔，表面晶须结构。从1990年开始，就已经有部分科研人员就上述参数对骨修复影响展开研究。可是由于材料制备工艺不同，实验动物模型选择不同，分析技术的差异。不同研究成果之间很难横向和纵向对比，因此磷酸钙材料的骨修复理论只建立了雏形，仍需要后续研究人员不断完善。在对骨修复支架的评价中有两个重要指标，一是骨传导性即新生骨组织沿着支架表面生长的现象，二是骨诱导性即支架募集生长因子和干细胞，在支架内部诱导出新生骨组织。骨诱导性是一个支架生物活性高低的重要评价标准。一般测试时将材料植入非骨部位(皮下，肌肉等)，观测支架内部是否有新骨形成来评价是是否具有骨诱导性。但是对原位修复过程中是否同时存在骨传导和骨诱导现象，目前仍不明确。如果能解释清楚两者之间的关系，有利于了解骨修复的过程，进一步奠定骨修复的基础理论。在对材料修复能力的评价中，动物体内修复效果是对材料性能最终的评价标准。但是由于动物个体的差异，不同实验组之间对比不明显。此外每次单一因素的筛选效率不高，会造成经济，人力，动物资源的浪费。因此如何做到大规模的筛选对骨修复影响的参数仍是一个有亟待解决的难题。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述问题，提供了提供了一种模块化组装集成的骨再生修复能力测试芯片结构，通过将对应不同测试参数的测试体单元集成在一起，通过体内或者体外实验高通量筛选出有利于骨再生修复的关键参数，极大提高生物材料优化设计筛选效率，减少实验动物，节约实验经费和人力资料，同时也可以避免很多实验中不可控因素对实验结果的影响，可用于高通量筛选先进骨组织再生生物材料。本技术的目的通过下述技术方案来实现：一种模块化集成骨再生修复能力测试芯片，包括基板和多个测试单元体，所述基板用于集成和固定所述测试单元体，每个测试单元体对应特定的测试参数，所述测试单元体和基板之间设置有相互契合的结构，用于保证单元体和基板之间可组装以及组装后芯片的稳定性。作为可选方式，在上述测试芯片中，不同测试单元体之间相互隔离，从而保证单个测试单元体所处环境相对独立，避免相互影响。作为可选方式，在上述测试芯片中，所述测试单元体和基板之间采用可拆卸方式连接，既方便芯片的组装，又方便在体内或体外实验完成后将各测试单元体拆下来分别进行测试和表征。进一步的，所述测试单元体和基板之间相互契合的结构为可以锁死的卡扣结构，该结构能够保证整体结构的稳定性，无胶水粘合，避免了引入其他材料对测试结果造成影响。作为可选方式，在上述测试芯片中，所述芯片整体呈圆形。采用圆形结构，使得其上面的测试单元体成圆形分布，这样能保证芯片在体内或体外测试时，每个测试单元体和周围测试环境的相对位置方位相近，减少实验误差。进一步的，所述圆形芯片的直径为1-20mm。作为可选方式，在上述测试芯片中，所述基板呈车辐状，包括圆形外围和多个从圆形外围圆心向其外周延伸的辐条。可根据实际需要灵活设计所述辐条的数量，以便组装不同数量的测试单元体。所述车辐状结构中含有较多的空隙，有利于测试单元体与周围环境进行物质交换。作为可选方式，在上述测试芯片中，所述辐条与圆形外围固定连接。固定连接有利于提高芯片整体的稳定性。作为可选方式，在上述测试芯片中，所述辐条上设置有与所述测试单元体相互配合契合的卡口。所述辐条可以作为测试单元体的连接位点，又起到对相邻测试单元体之间的隔离作用，从而保证单个测试单元体所处环境相对独立，避免相互影响。进一步的，所述辐条的数量为3-8个。作为可选方式，在上述测试芯片中，测试单元体包括外圈测试单元体和内圈测试单元体，组装完成后，外圈测试单元体相互拼合形成芯片外圈，内圈测试单元体相互拼合形成芯片内圈，芯片外圈和内圈之间通过间隙结构隔离带相互隔离。所述间隙结构隔离带将芯片分成内圈和外圈两个主要区域，外圈可以用来测试不同单元体的骨传导作用，内圈可以用来评价不同单元体骨诱导作用。间隙结构隔离带用来隔绝外圈的骨传导作用，通过中间间隙来隔绝内外两层的相互影响，防止在体内实验中，周围骨组织沿着材料长入到内部对骨诱导的结果造成影响。因此在同一芯片中可以筛选出何种参数分别有利于骨传导和骨诱导。进一步的，所述间隙结构隔离带的宽度为0.5-3mm。作为可选方式，在上述测试芯片中，所述测试单元体对应的特定测试参数包括但不限于材料的物相成分、孔结构参数、材料晶粒大小、表面粗造度、润湿性等参数。使用过程中可以根据实际测试要求，设计对应不同测试参数的测试单元体。作为可选，可以在同一个测试芯片中设计对单一因素的取值进行筛选，也可以同时对多个因素的取值进行筛选，优选对单一因素的取值进行筛选，即测试单元体具有不同规格的单一关键材料学参数。作为可选方式，在上述测试芯片中，制作所述测试单元体所用的材料组分为硅酸钙、磷酸三钙、羟基磷灰石、磷酸四钙、磷酸二氢钙等生物陶瓷材料中的一种或多种作为可选方式，在上述测试芯片中，各测试单元体对应的测试参数的取值可以完全不同、或部分相同或完全相同，具有相同测试参数的取值的测试单元体之间可以用作平行试验。作为可选方式，在上述测试芯片中，所述测试单元体采用3D打印技术制备，其材料组分、孔结构参数、理化特性等测试参数取值均由3D打印技术精确调控定制。作为可选方式，在上述测试芯片中，所述基板的材质为磷酸钙陶瓷(CaPceramics)、纯钛、钛合金(Ti6Al4V)中的一种或多种，优选生物相容性好的材料，从而最大限度地减少对测试结构的影响。本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合本技术的有益效果：1.本技术将具有不同特性的模块，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化集成骨再生修复能力测试芯片结构，其特征在于，包括基板和多个测试单元体，所述基板用于集成和固定所述测试单元体，每个测试单元体对应特定的测试参数，所述测试单元体和基板之间设置有相互契合的结构，用于保证单元体和基板组装后芯片的稳定性。/n

【技术特征摘要】
1.一种模块化集成骨再生修复能力测试芯片结构，其特征在于，包括基板和多个测试单元体，所述基板用于集成和固定所述测试单元体，每个测试单元体对应特定的测试参数，所述测试单元体和基板之间设置有相互契合的结构，用于保证单元体和基板组装后芯片的稳定性。


2.根据权利要求1所述的模块化集成骨再生修复能力测试芯片结构，其特征在于，不同测试单元体之间相互隔离。


3.根据权利要求1所述的模块化集成骨再生修复能力测试芯片结构，其特征在于，所述芯片整体呈圆形。


4.根据权利要求1所述的模块化集成骨再生修复能力测试芯片结构，其特征在于，所述基板呈车辐状，包括圆形外围和多个从圆形外围圆心向其外周延伸的辐条。


5.根据权利要求4所述的模块化集成骨再生修复能力测试芯片结构，其特征在于，所述辐条上设置有与所述测试单元体相互配合契合的卡口。

【专利技术属性】
技术研发人员：周长春，樊渝江，张勃庆，雷皓远，李正勇，宋平，吴丽娜，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：新型
国别省市：四川;51