一种仿生肠-肝器官芯片及其制备方法和应用技术

一种基于微流控技术的仿生肠‑肝器官芯片及其制备方法和应用，该仿生肠‑肝器官芯片具有流体通道，在流体通道内设有多孔膜(130)，多孔膜(130)将流体通道分隔成上层流体通道(111)和下层流体通道(121)，下层流体通道(121)的底部设有若干个凹槽结构(122)。肠细胞接种于上层通道(111)内，并在多孔膜(130)上形成具有代谢与吸收功能的肠道上皮组织。肝细胞接种于下层通道(121)内，由于在下层流体通道(121)的底部设有若干个凹槽结构(122)，接种肝细胞后，肝细胞会聚集在凹槽结构(122)内形成肝细胞球，通过三维动态培育出的肝细胞与人体肝细胞更为接近，具有更完善的肝功能。利用该芯片可更准确的模拟肠道与肝脏的循环体系，有利于药代动力学、药物筛选、食品安全等研究领域的研究工作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种仿生肠-肝器官芯片及其制备方法和应用
本申请涉及器官仿生
，具体涉及一种基于微流控技术的仿生肠-肝器官芯片及其应用。
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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿生肠-肝器官芯片，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，所述上层流体通道用于构建肠组织，下层流体通道用于构建肝组织，并且下层流体通道的底部设有若干个凹槽结构。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种仿生肠-肝器官芯片，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，所述上层流体通道用于构建肠组织，下层流体通道用于构建肝组织，并且下层流体通道的底部设有若干个凹槽结构。


如权利要求1所述的仿生肠-肝器官芯片，其特征在于，若干个所述凹槽阵列分布在所述下层流体通道的底部。


如权利要求2所述的仿生肠-肝器官芯片，其特征在于，所述凹槽为梯台形凹槽。


如权利要求3所述的仿生肠-肝器官芯片，其特征在于，所述下层流体通道与上层流体通道的体积比为3:4。


如权利要求4所述的仿生肠-肝器官芯片，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下层流体通道；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。


如权利要求5所述的仿生肠-肝器官芯片，其特征在于，所述上层芯片和下层芯片为PDMS、SEBS、PMMA、PC或PE材质。


如权利要求5所述的仿生肠-肝器官芯片，其特征在于，所述多孔膜为高分子材料膜或生物材料膜。


如权利要求6所述的仿生肠-肝器官芯片，其特征在于，所述高分子材料膜至少包括PDMS膜、PC膜、硝酸纤维膜和PET膜，所述生物材料膜至少包括海藻酸膜、壳聚糖膜、胶原膜和明胶膜。


如权利要求6所述的仿生肠-肝器官芯片，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0.5-1.5毫米；上层流体通道的高度为0.1-0.5毫米，所述下层流体通道的高度为0.1-0.2毫米。


如权利要求6所述的仿生肠-肝器官芯片，其特征在于，所述凹槽的深度为0.2-0.5毫米，所述凹槽结构的上口径边长为0.4-0.6毫米，所述凹槽结构的下口径边长为0.15-0.2毫米。


如权利要求6所述的仿生肠-肝器官芯片，其特征在于，所述多孔膜上通孔的孔径为0.22-10微米。


一种仿生肠-肝器官芯片的制备方法，用于制备如权利要求1至11中任一项所述的仿生肠-肝器官芯片，其特征在于，包括如下步骤：
制备上层芯片；
制备下层芯片；
封接组装：将多孔膜封接在所述上层芯片和下层芯片之间，形成仿生肠-肝器官芯片；
其中，所述上层芯片的下表面具有开放的上层流体通道，所述上层芯片的上表面具有开放的下层流体通道，所述下层流体通道的底部设有若干个凹槽结构。


如权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述制备上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；
光源垂直照射掩膜进行曝光，并进行后烘；
自然冷却后，采用显影液去除未曝光的光刻胶，形成具有上层流体通道结构的模板，并进行坚膜；
通过具有上层流体通道结构的模板制备上层芯片，并在上层流体通道两端位置与下层流体通道两端对应位置分别打出入口。


如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述光刻胶的厚度为300微米。


如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述前烘的温度为95℃，时间为4小时。


如权利要求13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13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12所述的制备方法，其特征在于，所述制备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，并进行第一次前烘；
将具有下层流体通道图案的掩膜固定于附有光刻胶的基底表面；
光源垂直照射掩膜进行第一次曝光；
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；
将具有与下层流体通道内凹槽对应的方形图案的掩膜固定于附有两层光刻胶的基底表面，并且所述方形图案位于第一次曝光的曝光区域内；
将固定有掩膜与两层光刻胶的基底置于可倾斜旋转的平台上进行第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏文博，陈娟娟，邹远强，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