3D生物芯片及其生产设备、药筛装置、制备方法、应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种3D生物芯片及其生产设备、药物筛选装置、制备方法、应用，所述3D生物芯片包括：器官组件；装配体组件，所述装配体组件可分离地设置于所述凹槽中，所述装配体组件包括1个或两个以上装配体子组件，所述装配体子组件包括基体，所述基体中包括1个或两个以上模拟生理性管腔，所述模拟生理性管腔壁上附着有装配体组件细胞。本发明专利技术提供的3D生物芯片，能够模拟胆管癌微结构和微环境，且芯片中的肿瘤细胞的肿瘤特异性基因表达更加接近体内实际，利于研究肿瘤发生机制，利于筛选肿瘤特异性靶向药物，且成本低，耗时短，同时利于进行单类型细胞个性化研究，而且所述3D生物芯片可实现高通量制备。

【技术实现步骤摘要】
3D生物芯片及其生产设备、药筛装置、制备方法、应用
本专利技术涉及生物制造
，特别涉及一种3D生物芯片及其生产设备、药物筛选装置、制备方法、应用。
技术介绍
胆管癌是恶性度极高的肿瘤，由于所处位置特殊，极易在早期发生栓塞和转移，病人愈后很差。因此，研究胆管癌的发生、发展机制，研制特异性抗胆管癌药物具有重要意义。目前，以细胞培养板为基础的2D细胞培养仍然是胆管癌机制研究和药物筛选的主要方法。然而，这种传统方法，忽略了肿瘤生长的3D环境，忽略了肿瘤生长的细胞微环境和微结构，使得肿瘤细胞在细胞行为和基因表达上，与人体实际产生较大差异。因此，在研究肿瘤发生发展的机制和抗肿瘤药物筛选中，会出现较大偏差，造成人力和物力的浪费，也与肿瘤精准治疗的初衷相违背。另外，动物模型也是胆管癌研究和药物筛选的重要研究方法，然而，利用动物模型进行机制研究或高通量药物筛选，一方面成本高，时间长，另一方面，与人体基因组和发病过程也有着很大差异。而且传统的类器官模型均为多细胞混杂的研究模型，无法抽取单类型细胞进行检测，进行个性化研究。因此，上述传统方法均不利于研究胆管癌的肿瘤发生机制，不利于用细胞表面标志筛选肿瘤特异性靶向药物，不利于单类型细胞个性化研究，也无法做到高通量制备类器官研究模型。因此，开发一种3D胆管癌芯片，全面模拟肿瘤细胞所处的微环境和微结构，具有重要创新和应用意义。进一步地，开发一种针对3D胆管癌芯片的生产设备、药物筛选装置，具有重要的创新和推广价值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中研究胆管癌的模型不能够准确反映肿瘤生长的环境，会造成肿瘤细胞在细胞行为和基因表达上与实际情况发生偏差，不利于研究胆管癌的肿瘤发生机制，不利于筛选肿瘤特异性靶向药物，且利用现有技术中的胆管癌模型进行机制研究或高通量药物筛选，成本高，耗时长，也不利于进行单类型细胞个性化研究，而且传统的类器官研究模型不能实现高通量制备。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种3D生物芯片，包括：器官组件，所述器官组件包括基底，所述基底具有凹槽，所述基底内分布有器官细胞；装配体组件，所述装配体组件可分离地设置于所述凹槽中，所述装配体组件包括1个或两个以上装配体子组件，所述装配体子组件包括基体，所述基体中包括1个或两个以上模拟生理性管腔，所述模拟生理性管腔壁上附着有装配体组件细胞。可选的，所述器官组件可以为肝组件、肾组件、脑组件中的任意一种，所述器官细胞为正常或癌变的肝细胞细胞系、肾细胞、脑神经细胞、乳腺细胞、原代细胞或ips细胞中的任意一种或多种，所述器官细胞还可包含巨噬细胞、NK细胞或T细胞中的任意一种或多种。可选的，所述基底材料为明胶复合物，所述明胶复合物包括甲基丙烯酸酐化明胶，所述明胶复合物还包括胶原蛋白、纤维粘连蛋白、层粘连蛋白、透明质酸、硫酸软骨素中的任意一种或多种。可选的，所述装配体子组件为胆管组件、血管组件、淋巴管组件中的任意一种，所述胆管组件细胞为正常或癌变的胆管上皮细胞细胞系、原代细胞或ips细胞中的任意一种或多种；所述血管组件细胞为血管来源内皮细胞；所述淋巴管组件细胞为淋巴管来源淋巴上皮细胞。可选的，所述装配体组件通过插入所述凹槽实现与所述器官组件的连接。可选的，所述模拟生理性管腔的形状为直管、曲状管、树状管，所述模拟生理性管腔的直径为0.03mm至1cm。可选的，所述基体材料为明胶复合物，所述明胶复合物包括甲基丙烯酸酐化明胶。另外，本专利技术还提供一种3D生物芯片的生产设备，所述3D生物芯片生产设备用于生产如上所述的3D生物芯片。可选地，所述3D生物芯片的生产设备包括：管腔组件制备模块，用于制备包括模拟生理性管腔的装配体组件；细胞微注射模块，所述细胞微注射模块与所述管腔组件制备模块相连，用于将装配体组件细胞注射入模拟生理性管腔，并保证所述装配体组件细胞在所述模拟生理性管腔壁贴壁；芯片组装模块，所述芯片组装模块一端与所述细胞微注射模块相连，另一端与细胞培养模块相连，用于制备能容纳所述装配体组件的器官组件，并将所述装配体组件与所述器官组件组装在一起；细胞培养模块，用于将组装在一起的装配体组件与器官组件共培养，制备得到所述3D生物芯片。可选地，所述管腔组件制备模块包括管腔模具制备单元和管腔结构制备单元，所述管腔模具制备单元与所述管腔结构制备单元相连。可选地，所述细胞微注射模块包括细胞液注入单元、管腔充液监控单元、细胞贴壁培养单元，所述管腔结构制备单元与细胞液注入单元相连，所述细胞液注入单元一端与管腔充液监控单元相连，另一端与细胞贴壁培养单元相连。可选地，所述芯片组装模块包括模拟器官制备单元、管腔组件及模拟器官组装单元，所述细胞贴壁培养单元和模拟器官制备单元均与所述管腔组件及模拟器官组装单元相连。可选地，所述细胞培养模块包括细胞培养箱，管腔组件及模拟器官组装单元与所述细胞培养箱相连。可选地，所述管腔模具制备单元通过光固化牺牲打印的方法制备管腔模具，所述管腔模具制备单元能够使所述管腔模具产生空腔以及产生相互贯通的开口。可选地，所述细胞液注入单元包括注射泵，所述注射泵能够将细胞注射入管腔结构；所述管腔充液监控单元包括照相显微镜，所述照相显微镜能够监控管腔结构注入细胞液的情况；所述细胞贴壁培养单元包括旋转装置，所述旋转装置能够使管腔中的细胞进行旋转培养，保证细胞贴壁。可选地，所述模拟器官制备单元通过光固化牺牲打印的方法制备模拟器官，所述模拟器官制备单元能够使所述模拟器官产生可以容纳管腔组件的凹槽；所述管腔组件与模拟器官组装单元包括移动装置，所述移动装置能够通过控制电路控制机械驱动机构从管腔模具中取出管腔组件，并将管腔组件嵌入所述模拟器官凹槽中。可选地，所述管腔组件制备模块可批量制备管腔组件，所述细胞微注射模块可批量作业，芯片组装模块可批量组装3D生物芯片，所述细胞培养模块可同时批量培养多块3D生物芯片。另外，本专利技术还提供一种高通量药物筛选装置，所述高通量药物筛选装置用于利用如上所述的3D的生物芯片进行高通量药物筛选。可选地，所述高通量药物筛选装置包括：加药模块，用于向培养有3D生物芯片的培养板中添加不同浓度的待测试药物；吸取模块，所述吸取模块一端与所述加药模块相连，用于吸取通过加药模块后得到的3D生物芯片中的装配体组件，并将所述装配体组件放入新的培养板后，用缓冲液清洗；培养模块，所述培养模块一端与所述吸取模块另一端相连，用于向通过吸取模块得到的装配体组件中添加新鲜培养基和细胞毒性测试试剂，然后避光培养；评估模块，所述评估模块与所述培养模块另一端相连，用于检测通过培养模块的装配体组件的细胞毒性结果。可选地，所述培养模块包括培养箱，所述评估模块包括酶标仪。本专利技术还提供一种3D生物芯片的制备方法，用于制备如上所述的3D生物芯片，所述制备方法包括：分别制备所述器官组件和装配体子组件；将所述装配体子组件设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D生物芯片，其特征在于，包括：/n器官组件，所述器官组件包括基底，所述基底具有凹槽，所述基底内分布有器官细胞；/n装配体组件，所述装配体组件可分离地设置于所述凹槽中，所述装配体组件包括1个或两个以上装配体子组件，所述装配体子组件包括基体，所述基体中包括1个或两个以上模拟生理性管腔，所述模拟生理性管腔壁上附着有装配体组件细胞。/n

【技术特征摘要】
1.一种3D生物芯片，其特征在于，包括：
器官组件，所述器官组件包括基底，所述基底具有凹槽，所述基底内分布有器官细胞；
装配体组件，所述装配体组件可分离地设置于所述凹槽中，所述装配体组件包括1个或两个以上装配体子组件，所述装配体子组件包括基体，所述基体中包括1个或两个以上模拟生理性管腔，所述模拟生理性管腔壁上附着有装配体组件细胞。


2.如权利要求1所述的3D生物芯片，其特征在于，所述器官组件可以为肝组件、肾组件、脑组件中的任意一种，所述器官细胞为正常或癌变的肝细胞细胞系、肾细胞、脑神经细胞、乳腺细胞、原代细胞或ips细胞中的任意一种或多种，所述器官细胞还可包含巨噬细胞、NK细胞或T细胞中的任意一种或多种。


3.如权利要求1所述的3D生物芯片，其特征在于，所述基底材料为明胶复合物，所述明胶复合物包括甲基丙烯酸酐化明胶，所述明胶复合物还包括胶原蛋白、纤维粘连蛋白、层粘连蛋白、透明质酸、硫酸软骨素中的任意一种或多种。


4.如权利要求1所述的3D生物芯片，其特征在于，所述装配体子组件为胆管组件、血管组件、淋巴管组件中的任意一种，所述胆管组件细胞为正常或癌变的胆管上皮细胞细胞系、原代细胞或ips细胞中的任意一种或多种；所述血管组件细胞为血管来源内皮细胞；所述淋巴管组件细胞为淋巴管来源淋巴上皮细胞。


5.如权利要求1所述的3D生物芯片，其特征在于，所述装配体组件通过插入所述凹槽实现与所述器官组件的连接。


6.如权利要求1所述的3D生物芯片，其特征在于，所述模拟生理性管腔的形状为直管、曲状管、树状管，所述模拟生理性管腔的直径为0.03mm至1cm。


7.如权利要求1所述的3D生物芯片，其特征在于，所述基体材料为明胶复合物，所述明胶复合物包括甲基丙烯酸酐化明胶。


8.一种3D生物芯片的生产设备，其特征在于，所述3D生物芯片生产设备用于生产如权利要求1至7任一项所述的3D生物芯片。


9.如权利要求8所述的3D生物芯片的生产设备，其特征在于，所述3D生物芯片的生产设备包括：
管腔组件制备模块，用于制备包括模拟生理性管腔的装配体组件；
细胞微注射模块，所述细胞微注射模块与所述管腔组件制备模块相连，用于将装配体组件细胞注射入模拟生理性管腔，并保证所述装配体组件细胞在所述模拟生理性管腔壁贴壁；
芯片组装模块，所述芯片组装模块一端与所述细胞微注射模块相连，另一端与细胞培养模块相连，用于制备能容纳所述装配体组件的器官组件，并将所述装配体组件与所述器官组件组装在一起；
细胞培养模块，用于将组装在一起的装配体组件与器官组件共培养，制备得到所述3D生物芯片。


10.如权利要求9所述的3D生物芯片的生产设备，其特征在于，所述管腔组件制备模块包括管腔模具制备单元和管腔结构制备单元，所述管腔模具制备单元与所述管腔结构制备单元相连。


11.如权利要求10所述的3D生物芯片的生产设备，其特征在于，所述细胞微注射模块包括细胞液注入单元、管腔充液监控单元、细胞贴壁培养单元，所述管腔结构制备单元与细胞液注入单元相连，所述细胞液注入单元一端与管腔充液监控单元相连，另一端与细胞贴壁培养单元相连。


12.如权利要求11所述的的3D生物芯片的生产设备，其特征在于，所述芯片组装模块包括模拟器官制备单元、管腔组件及模拟器官组装单元，所述细胞贴壁培养单元和模拟器官制备单元均与所述管腔组件及模拟器官组装单元相连。


13.如权利要求12所述的的3D生物芯片的生产设备，其特征在于，所述细胞培养模块包括细胞培养箱，管腔组件及模拟器官组装单元与所述细胞培养箱相连。


14.如权利要求13所述的的3D生物芯片的生产设备，其特征在于，所述管腔模具制备单元通过光固化牺牲打印的方法制备管腔模具，所述管腔模具制备单元能够使所述管腔模具产生空腔以及产生相互贯通的开口。


15.如权利要求14所述的的3D生物芯片的生产设备，其特征在于，所述细胞液注入单元包括注射泵，所述注射泵能够将细胞注射入管腔结构；所述管腔充液监控单元包括照相显微镜，所述照相显微镜能够监控管腔结构注入细胞液的情况；所述细胞贴壁培养单元包括旋转装置，所述旋转装置能够使管腔中的细胞进行旋转培养，保证细胞贴壁。


16.如权利要求15所述的3D生物芯片的生产设备，其特征在于，所述模拟器官制备单元通过光固化牺牲打印的方法制备模拟器官，所述模拟器官制备单元能够使所述模拟器官产生可以容纳管腔组件的凹槽；所述管腔组件与模拟器官组装单元包括移动装置，所述移动装置能够通过控制电路控制机械驱动机构从管腔模具中取出管腔组件，并将管腔组件嵌入所述模拟器官凹槽中。


17.如权利要求16所述的3D生物芯片的生产设备，其特征在于，所述管腔组件制备模块可批量制备管腔组件，所述细胞微注射模块可批量作业，芯片组装模块可批量组装3D生物芯片，所述细胞培养模块可同时批量培养多块3D生物芯片。


18.一种高通量药物筛选装...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘琼，陈杰，
申请(专利权)人：刘琼，
类型：发明
国别省市：上海;31