一种仿生肠道器官芯片及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种仿生肠道器官芯片及其制备方法和应用，仿生肠道器官芯片具有流体通道，在流体通道内设有多孔膜，多孔膜将流体通道分隔成上层流体通道和下层流体通道，多孔膜上分布有若干个用于模拟肠绒毛结构的凸起和若干个用于模拟肠道吸收功能的通孔。上层流体通道用于培养肠细胞，下层用于收集代谢产物，多孔膜上的凸起用于模拟肠绒毛结构，通孔用于模拟肠道的吸收功能。由于该芯片内的多孔膜上分布有若干个凸起的三维支架结构，可极大减小不同批次芯片之间产生的肠道组织结构的差异，具有良好的重现性。本仿生肠道器官芯片可利用灌流对肠细胞进行动态培养，以模拟肠道内动态微环境，适用于肠道疾病、药物筛选、食品安全等研究。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种仿生肠道器官芯片及其制备方法和应用
本申请涉及器官仿生
，具体涉及一种仿生肠道器官芯片及其制备方法和应用。
技术介绍
微流控芯片技术(Microfluidics)作为21世纪重要前沿科学技术之一，为体外模拟人体代谢模型提供了一种重要平台。它主要以微纳加工技术为基础，由微米级通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，可实现生物学与化学实验室的常规功能。因其具有与细胞大小相匹配的微米尺寸构件，可在芯片微通道内进行多种细胞培养与流体刺激，构建与生理环境接近并具有时空分辨特点的三维微环境，已成为组织器官构建、药物筛选、毒理学以及生物医学研究的重要技术。现阶段微流控技术已成功应用于三维细胞共培养、细胞迁移、细胞分选、组织微环境与类器官构建等。其中，人体器官芯片(Organs-on-a-chip)是近几年发展起来的一种新兴前沿交叉学科技术，是一种利用微加工技术，在微流控芯片上制造出能够模拟人类器官的主要功能的仿生系统。与传统二维静态细胞培养技术相比，芯片内培养的细胞具有三维结构以及多种细胞的空间分布结构，更重要的是器官芯片可以为细胞提供动态的微环境，这是传统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿生肠道器官芯片，具有流体通道，在所述流体通道内设有多孔膜，所述多孔膜将所述流体通道分隔成上层流体通道和下层流体通道，其特征在于，所述多孔膜上分布有若干个用于模拟肠绒毛结构的凸起和若干个用于模拟肠道吸收功能的通孔。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种仿生肠道器官芯片，具有流体通道，在所述流体通道内设有多孔膜，所述多孔膜将所述流体通道分隔成上层流体通道和下层流体通道，其特征在于，所述多孔膜上分布有若干个用于模拟肠绒毛结构的凸起和若干个用于模拟肠道吸收功能的通孔。


如权利要求1所述的仿生肠道器官芯片，其特征在于，若干个所述凸起阵列分布在所述多孔膜上，若干个所述通孔均匀分布在所述凸起之外的区域内。


如权利要求2所述的仿生肠道器官芯片，其特征在于，所述凸起为圆锥或圆台结构。


如权利要求1所述的仿生肠道器官芯片，其特征在于，所述上层流体通道和下层流体通道的长度为10-15毫米，宽度为1-1.5毫米，高度为0.3-0.5毫米；所述多孔膜的厚度为30-50微米。


如权利要求4所述的仿生肠道器官芯片，其特征在于，所述凸起的底面直径为100-200微米，高度为150-200微米，间距为150-200微米。


如权利要求4所述的仿生肠道器官芯片，其特征在于，所述通孔的直径为10微米，所述通孔之间的间距为50微米。


如权利要求1所述的仿生肠道器官芯片，其特征在于，包括上层芯片和下层芯片，所述上层芯片的下表面具有开放的上层流体通道，所述下层芯片的上表面具有开放的上层流体通道；所述多孔膜封接在所述上层芯片和下层芯片之间，围合成所述上层流体通道和下层流体通道；所述上层芯片上与上层流体通道两端对应的位置以及与下层流体通道两端对应的位置分别打有出入孔。


如权利要求7所述的仿生肠道器官芯片，其特征在于，所述上层芯片、下层芯片以及具有凸起结构的多孔膜均为PDMS材质。


一种仿生肠道器官芯片的制备方法，用于制备如权利要求1至8中任一项所述的仿生肠道器官芯片，其特征在于，包括如下步骤：
制备上层芯片和下层芯片；
制备多孔膜模板；
制备多孔膜及封接组装：通过多孔膜模板制备多孔膜，并将所述多孔膜封接在所述上层芯片和下层芯片之间，形成仿生肠道器官芯片；
其中，所述多孔膜上分布有若干个用于模拟肠绒毛结构的凸起和若干个用于模拟肠道吸收功能的通孔。


如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述制备上层芯片和下层芯片包括如下步骤：
在玻璃或硅片的基底表面旋涂光刻胶，并进行前烘；
将具有上下层流体通道结构图案的掩膜固定于附有光刻胶的基底表面；
光源垂直照射附有掩膜和光刻胶的玻璃或硅片进行曝光，并进行后烘；
自然冷却后，采用显影液去除未曝光的光刻胶，形成具有上下层流体通道结构的模板，并进行坚膜；
通过具有上下层流体通道结构的模板制备PDMS材质的上层芯片和下层芯片。


如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述光刻胶的厚度为300-500微米。


如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述前烘的温度为95℃，时间为2-8小时。


如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述后烘的温度为95℃，时间为10-30分钟。


如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述坚膜的温度为180℃，时间为2小时。


如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述制备多孔膜模板包括如下步骤：
在玻璃或硅片的基底表面旋涂光刻胶，并进行第一次前烘；
将具有与多孔膜上凸起对应的圆形阵列图案的掩膜固定于附有光刻胶的基底表面；
将附有掩膜和光刻胶的玻璃或硅片固定于可旋转及可倾斜调节的平台上，并置于垂直光源下进行第一次曝光；
去除掩膜，在经过曝光的光刻胶上再旋涂光刻胶，并进行第二次前烘；
将具有与多孔膜上通孔对应的圆形图案的掩膜固定于附有两层光刻胶的基底表面，并且所述圆形图案位于第一次曝光的曝光区域内；
光源垂直照射附有掩膜和光刻胶的玻璃或硅片进行第二次曝光，并进行后烘；
自然冷却后，采用显影液去除未曝光的光刻胶，形成多孔膜模板。


如权利要求10或15所述的制备方法，其特征在于，所述光刻胶为SU-8光刻胶，所述显影液为乳酸乙酯。


如权利要求10或15所述的制备方法，其特征在于，所述光源为紫外光光源。


如权利要求15所述的制备方法，其特征在于，所述第一次曝光的过程具体为：将附有掩膜和光...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏文博，陈娟娟，肖亮，
申请(专利权)人：深圳华大生命科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44