一种器官药物测试芯片制造技术

本实用新型专利技术公开一种器官药物测试芯片，涉及器官芯片技术领域，本实用新型专利技术包括上层芯片和下层芯片；上层芯片的底面设有至少三个凹陷的特斯拉微混合器、第一进口通道和第一主通道，特斯拉微混合器并联设置，特斯拉微混合器的通道入口均与第一主通道连接，第一进口通道均位于相邻特斯拉微混合器的中部，第一进口通道的一端与第一主通道连通；下层芯片的上表面设有凹陷的细胞培养室和第一出口通道，第一出口通道与细胞培养室连通，特斯拉微混合器的通道出口与细胞培养室重合。本实用新型专利技术的优点为：本实用新型专利技术的器官药物测试芯片可自动化形成多个药物浓度梯度，从而直接研究该药物不同浓度梯度下的器官毒性，或者多种混合药物不同浓度下的器官毒性。

【技术实现步骤摘要】
一种器官药物测试芯片
本技术涉及器官芯片
，具体涉及一种器官药物测试芯片。
技术介绍
早期药物研发或候选药物筛选的一个关键因素是确定其毒副作用，药物的毒副作用是药物退出临床试验或市场的主要原因。据统计，成功研发一种新型药物一般需要投入30-50亿美元的研发资金，历时12-15年，而绝大部分(约90％)的药物会在临床试验阶段惨遭失败。失败的药物中1/3是因为其对人体器官具有毒性。目前，药物研发主要是基于动物模型，由于物种差异以及药物代谢途径的不同，动物模型不能很好预测人类的药物作用，例如，细胞色素P450对肝脏中的多数外源性解毒至关重要，代谢酶的诱导、抑制机制及其清除、排泄率因物种而异，因此很难从动物推断相关参数。此外，遗传多样性也对药物代谢的预测提出挑战。据此，迫切需要更可靠的、能代表人体条件的药物测试模型。尽管2D单层细胞培养模式为药物研究提供了重要贡献，但该模式过于简单，不足以体现体内复杂的组织相互作用。近些年来，微加工和微流控技术的发展为设计适合细胞培养应用的小型精密系统提供了选择，这些系统可以提供类似于人体内的微环境(三维组织培养环境，养分的供给，废弃物的及时清除以及合适的剪切速率)，以体外模拟人体器官，从而弥补临床前与2D细胞培养之间的差距。与单器官特异性功能相比，新型基于微流控技术的平台更广泛地用于表征多个器官之间的相互作用，例如：肝-肠、肝-肺、肝-肾模型等。其中，肝毒性和肾毒性是导致药物退出市场的两个主要原因。专利CN110628566A公开一种器官芯片，但现有的器官芯片无法对不同浓度梯度的药物进行测试。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于提供一种能够对不同浓度药物进行测试的器官药物测试芯片。本技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种器官药物测试芯片，包括从上到下依次设置的上层芯片和下层芯片；所述上层芯片的底面设有至少三个凹陷的特斯拉微混合器、第一进口通道和第一主通道，所述特斯拉微混合器并联设置，所述特斯拉微混合器的通道入口均与第一主通道连接，所述第一进口通道均位于相邻特斯拉微混合器的中部，所述第一进口通道的一端与第一主通道连通；所述下层芯片的上表面设有凹陷的细胞培养室和第一出口通道，所述第一出口通道与细胞培养室连通，所述特斯拉微混合器的通道出口与细胞培养室重合。工作原理：将制作好的器官组织放入细胞培养室内，将上层芯片安装到下层芯片上，不同浓度的药物从不同的第一进口通道进入第一主通道，由于凹陷的特斯拉微混合器并联设置，且第一进口通道均位于相邻特斯拉微混合器的中部，相邻第一进口通道内的药物在经混合后，可以同时进入相邻第一进口通道之间的特斯拉微混合器凹陷的通道内，当特斯拉微混合器的个数为两个时，特斯拉微混合器中只含有一种浓度的药物，当特斯拉微混合器的个数至少为三个时，非两侧的特斯拉微混合器中有不同浓度的药物同时流入，经特斯拉微混合器进行快速高效混合，形成稳定的浓度梯度药物，由于特斯拉微混合器的通道出口与细胞培养室重合，药物可以从多个特斯拉微混合器的通道出口进入细胞培养室，最后流入与细胞培养室连通的第一出口通道内。有益效果：本技术提供的器官药物测试芯片可以通过上层芯片底面凹陷的特斯拉微混合器自动化形成多个药物浓度梯度，从而直接研究该药物不同浓度梯度下的器官损伤，或者多种混合药物不同浓度下的器官损伤。现有的药物测试芯片的混合通道为简单的混合通道，混合效率不高，难以形成稳定的药物浓度梯度，本技术提供的药物测试芯片采用特斯拉微混合器，能够快速高效的混合，产生稳定的药物浓度梯度，提高药物测试的效率及可靠性。本技术直接在器官药物芯片上刻蚀凹陷的通道，可以减少器官药物芯片的体积。优选地，所述特斯拉微混合器包括多级特斯拉微混合器，所述多级特斯拉微混合器之间依次串联连接，前一级任一特斯拉微混合器的出口通道位于后一级相邻特斯拉微混合器的进口通道的中部，所述后一级特斯拉微混合器的个数比前一级特斯拉微混合器的个数多一个。优选地，所述多级特斯拉微混合器包括第一级特斯拉微混合器和第二级特斯拉微混合器；所述第一级特斯拉微混合器的通道入口均与第一主通道连接，所述第一进口通道均位于相邻第一级特斯拉微混合器的中部；所述第二级特斯拉微混合器的通道入口设有第二主通道，所述第二级特斯拉微混合器的通道入口均与第二主通道连通，所述第一级特斯拉微混合器的通道出口均位于相邻第二级特斯拉微混合器的中部，所述第二级特斯拉微混合器的通道出口与细胞培养室重合。优选地，所述第一级特斯拉微混合器的个数为三个，所述第二级特斯拉微混合器的个数为四个，所述细胞培养室的个数为四个。优选地，所述细胞培养室包括第一细胞培养室和第二细胞培养室，所述第一细胞培养室与第二细胞培养室连通，所述特斯拉微混合器的通道出口与第一细胞培养室重合，所述第二细胞培养室与第一出口通道的一端连通。工作原理：将制作好的肝、肾器官组织分别放入第一细胞培养室和第二细胞培养室内，研究药物在不同浓度梯度下的肝毒性及其肝相关的肾毒性，或混合药物不同浓度下的肝毒性及其肝相关的肾毒性。有益效果：本技术中的芯片能够形成多种药物浓度梯度，并且同时含有肝细胞腔室和肾细胞腔室，使之能够直接研究不同药物浓度下的肝毒性及其肝相关的肾毒性，以提高药物测试的效率及其可靠性。优选地，所述第一细胞培养室的个数与第二级特斯拉微混合器的个数相同，所述第二细胞培养室的个数与第一细胞培养室的个数相同。优选地，所述第一出口通道的另一端与下层芯片的外壁连通。有益效果：可以通过第一出口通道收集细胞代谢物，通过细胞代谢物实时监测细胞状态。优选地，所述上层芯片的一侧设有第一通道，所述第一通道的截面呈L形，所述第一通道的一端穿过上层芯片的侧壁，所述第一通道的另一端贯穿上层芯片的下表面，所述第一通道的另一端与第一进口通道连通。优选地，所述特斯拉微混合器的通道深度小于上层芯片的厚度。优选地，所述细胞培养室的深度、第一出口通道的深度小于下层芯片的厚度。优选地，所述上层芯片通过螺丝与下层芯片固定。本技术的工作原理：将制作好的器官组织放入细胞培养室内，将上层芯片安装到下层芯片上，不同浓度的药物从不同的第一进口通道进入第一主通道，相邻第一进口通道内的药物在经混合后，进入相邻第一进口通道之间的特斯拉微混合器，经特斯拉微混合器进行快速高效混合，形成稳定的梯度浓度药物，然后通过多个特斯拉微混合器的通道出口进入细胞培养室，最后从第一出口通道流出。本技术的优点在于：本技术提供的器官药物测试芯片可以自动化形成多个药物浓度梯度，从而直接研究该药物不同浓度梯度下的器官毒性，或者多种混合药物不同浓度下的器官损伤。现有的药物测试芯片的混合通道为简单的混合通道，混合效率不高，难以形成稳定的药物浓度梯度，本技术提供的药物测试芯片采用特斯拉微混合器，能够快速高效的混合，产生稳定的药物浓度梯度，提高药物测试的效率及可靠性。...

【技术保护点】
1.一种器官药物测试芯片，其特征在于：包括从上到下依次设置的上层芯片和下层芯片；/n所述上层芯片的底面设有至少三个凹陷的特斯拉微混合器、第一进口通道和第一主通道，所述特斯拉微混合器并联设置，所述特斯拉微混合器的通道入口均与第一主通道连接，所述第一进口通道均位于相邻特斯拉微混合器的中部，所述第一进口通道的一端与第一主通道连通；/n所述下层芯片的上表面设有凹陷的细胞培养室和第一出口通道，所述第一出口通道与细胞培养室连通，所述特斯拉微混合器的通道出口与细胞培养室重合。/n

【技术特征摘要】
1.一种器官药物测试芯片，其特征在于：包括从上到下依次设置的上层芯片和下层芯片；
所述上层芯片的底面设有至少三个凹陷的特斯拉微混合器、第一进口通道和第一主通道，所述特斯拉微混合器并联设置，所述特斯拉微混合器的通道入口均与第一主通道连接，所述第一进口通道均位于相邻特斯拉微混合器的中部，所述第一进口通道的一端与第一主通道连通；
所述下层芯片的上表面设有凹陷的细胞培养室和第一出口通道，所述第一出口通道与细胞培养室连通，所述特斯拉微混合器的通道出口与细胞培养室重合。


2.根据权利要求1所述的器官药物测试芯片，其特征在于：所述特斯拉微混合器包括多级特斯拉微混合器，所述多级特斯拉微混合器之间依次串联连接，前一级任一特斯拉微混合器的出口通道位于后一级相邻特斯拉微混合器的进口通道的中部，所述后一级特斯拉微混合器的个数比前一级特斯拉微混合器的个数多一个。


3.根据权利要求2所述的器官药物测试芯片，其特征在于：所述多级特斯拉微混合器包括第一级特斯拉微混合器和第二级特斯拉微混合器；所述第一级特斯拉微混合器的通道入口均与第一主通道连接，所述第一进口通道均位于相邻第一级特斯拉微混合器的中部；
所述第二级特斯拉微混合器的通道入口设有第二主通道，所述第二级特斯拉微混合器的通道入口均与第二主通道连通，所述第一级特斯拉微混合器的通道出口均位于相邻第二级特斯拉微混合器的中部，所述第二级特斯拉微混合器的通道出口与细胞培养室重合。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋峰，刘婧，刘昊琛，李正华，边运强，
申请(专利权)人：德州学院，合肥学院，
类型：新型
国别省市：山东;37