本申请提供一种皮肤芯片装置，用于构建一全皮肤模型；所述皮肤芯片装置包括：微流控芯片，具有一细胞培养腔，以进行细胞培养；拉伸组件，与所述微流控芯片连接，以向所述微流控芯片施加一作用力；以及，电源，与所述微流控芯片电性连接，以在所述细胞培养腔内产电场，并对所述细胞培养腔内的细胞施加一电场力；其中，所述电场力的方向垂直于所述作用力的方向。所述电场力的方向垂直于所述作用力的方向。所述电场力的方向垂直于所述作用力的方向。
【技术实现步骤摘要】
一种皮肤芯片装置
[0001]本申请涉及皮肤体外培养及再生领域，特别涉及一种皮肤芯片装置。
技术介绍
[0002]人体皮肤的主要功能是作为一种生理屏障来保护器官和组织，使其免受物理性、机械性、化学性和病原微生物性的侵袭。皮肤日常会许多化学物质和生物制剂，包括化妆品、皮肤清洁剂、环境污染物和微生物病原体等。这些因素的迅速增加会引起各种皮肤反应，如皮肤发炎、发炎、过敏甚至癌症。
[0003]因此，对物质的毒性和开发皮肤新型药物的有效性要进行检测。为此每年在猪和老鼠身上进行了数百万次动物实验。然而动物实验有三个关键的局限性：第一，伦理及监管问题；目前欧盟已经明确规定化妆品研发禁止使用动物实验；第二，昂贵的成本；第三，猪和老鼠与人体皮肤有相当大的差异性，即皮肤厚度，毛发密度，以及其他附属物，而且老鼠皮肤没有汗腺。
[0004]由于皮肤生理和免疫力的差异，动物模型常常不能很好地预测人类的反应。根据国际人道协会的统计，动物研究中安全有效的10种候选药物中，有9种药物对人体无效，而动物研究往往不能预测实际的人类结果不到10％的病例。人体离体皮肤外植体可用于风险评估和药物测试。
[0005]然而，大多数目前市场上可购买的体外皮肤模型是基于成纤维细胞和角质形成细胞，并采用静态培养系统，只模仿人类表皮。
[0006]因此，有必要提供一种新的用于人体皮肤细胞培养的方法或装置，以更好地模拟皮肤微环境的仿生系统，从而解决上述技术问题。
技术实现思路
[0007]本申请的目的在于提供一种用于人体皮肤细胞培养的皮肤芯片装置，通过同时给与电场及张力刺激，以提供模拟皮肤微环境的仿生系统，从而可以大大提高化妆品及药物筛选的有效性、效率及成本。
[0008]为了达到上述目的，根据本申请的一方面，提供一种皮肤芯片装置，用于构建一全皮肤模型；所述皮肤芯片装置包括：微流控芯片，具有一细胞培养腔，以进行细胞培养；拉伸组件，与所述微流控芯片连接，以向所述微流控芯片施加一作用力；以及，电源，与所述微流控芯片电性连接，以在所述细胞培养腔内产电场，并对所述细胞培养腔内的细胞施加一电场力；其中，所述电场力的方向垂直于所述作用力的方向。
[0009]在一些实施例中，所述微流控芯片包括相对设置的第一流道层和第二流道层，以及设置于所述第一流道层与所述第二流道层之间的第一多孔膜；其中，所述第一流道层与所述第二流道层中的至少一者与所述第一多孔膜构成所述细胞培养腔的一部分。
[0010]在一些实施例中，所述微流控芯片设有数条相互独立的第一流道及数条相互独立的第二流道；其中，所述第一流道层与所述第一多孔膜所构成的部分的细胞培养腔与一第
一流道及一第二流道分别流体连通；所述第二流道层与所述第一多孔膜所构成的部分的细胞培养腔与一第一流道及一第二流道分别流体连通。
[0011]在一些具体实施例中，所述第一流道层与所述第二流道层中的至少一者的一表面上设有凹槽及与所述凹槽流体连通的细长槽；所述凹槽与所述第一多孔膜构成所述细胞培养腔的一部分，所述细长槽构成所述第一流道和所述第二流道。
[0012]在一些实施例中，所述微流控芯片设有多个进口和多个出口；其中，每一第一流道对应连通一进口，每一第二流道对应连通一出口。
[0013]在一些实施例中，所述微流控芯片还包括至少一由一第三流道层及一第二多孔膜组成的叠层；所述叠层被配置以下结构中的至少一种：i)所述叠层设置于所述第一多孔膜与所述第二流道层之间；ii)相邻两叠层的第三流道层之间设有所述第二多孔膜：以及，iii)一叠层的第三流道层与所述第一多孔膜接触；每一第三流道层上设置一贯穿孔，以获得以下结构中的至少一种：a)所述第一多孔膜与所述第二多孔膜在所述贯穿孔处流体连通，以构成所述细胞培养腔的一部分；b)相邻两叠层的所述第二多孔膜在所述贯穿孔处流体连通，以构成所述细胞培养腔的一部分；以及，1.c)所述第二多孔膜与所述第二流道层构成所述细胞培养腔的一部分。
[0014]在一些实施例中，所述第一多孔膜与所述第二多孔膜所构成的部分的细胞培养腔与一第一流道及一第二流道分别流体连通；相邻两叠层的所述第二多孔膜所构成的部分的细胞培养腔与一第一流道及一第二流道分别流体连通。
[0015]在一些具体实施例中，所述第三流道层的一表面上设有与所述贯穿孔流体连通的细长槽；所述细长槽构成所述第一流道和所述第二流道。
[0016]在一些实施例中，每一第一流道对应连通一进口，每一第二流道对应连通一出口。
[0017]在一些实施例中，所述微流控芯片还设有第一电极和第二电极，所述第一电极与所述第二电极分别电性连接所述电源，以在所述细胞培养腔内产电场，并对所述细胞培养腔内的细胞施加一电场力。
[0018]在一些实施例中，所述第一流道层、第二流道层及第三流道层的弹性模量与第一多孔膜及所述第二多孔膜的弹性模量相同。
[0019]在一些实施例中，所述拉伸组件包括拉伸支架和设置于所述拉伸支架上的拉伸夹具，所述微流控芯片与所述拉伸组件的所述拉伸夹具连接，以使所述拉伸组件对所述微流控芯片施加一作用力。
[0020]在一些实施例中，所述拉伸夹具包括：与所述微流控芯片的一端连接的第一夹具，以及，与所述微流控芯片的另一端连接的第二夹具；通过调节所述第一夹具与所述第二夹具在所述拉伸支架上的相对位置，以调节所述拉伸组件对所述微流控芯片施加的作用力的大小。
[0021]在本申请中，结合微流控技术、电场及张力作用，提供了一种简单易行且适合于全皮肤培养的装置和方法。本申请的所述皮肤芯片装置具有分层结构，可利用多孔膜结构实现不同细胞的培养。具体地，通过本申请地所述皮肤芯片装置，可以实现例如角质细胞、黑色素细胞的气液界面培养，及与成纤维细胞及血管内皮共培养的全皮肤模型，并对皮肤组织给与电及张力刺激，实现化妆品及药物抗炎、抗菌及疤痕等疾病治疗类药物筛选。
[0022]本申请的所述皮肤芯片装置具有步骤简单、方便快捷、易于产业化等优点，可以实
现药物及化妆品的快速筛选与测试。
附图说明
[0023]图1是根据本申请一实施例的皮肤芯片装置的结构示意图；
[0024]图2A至图2C是根据本申请不同实施例的微流控芯片的结构示意图。
具体实施方式
[0025]以下，结合具体实施方式，对本申请的技术进行详细描述。应当知道的是，以下具体实施方式仅用于帮助本领域技术人员理解本申请，而非对本申请的限制。
[0026]在本实施例中，一种皮肤芯片装置，用于构建一全皮肤模型。如图1所示，所述皮肤芯片装置包括：微流控芯片1、拉伸组件2和电源3。其中，所述微流控芯片1具有一下文将详细描述的细胞培养腔，用于进行细胞培养；所述拉伸组件1用于向所述微流控芯片1施加一作用力；所述电源3则用于向所述微流控芯片提供一电场，以向细胞施加一电场力。
[0027]如图1所示，所述拉伸组件2包括拉伸支架21和设置于所述拉伸支架上的拉伸夹具22，所述微流控芯片1与所述拉伸本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种皮肤芯片装置，用于构建一全皮肤模型，其特征在于，所述皮肤芯片装置包括：微流控芯片，具有一细胞培养腔，以进行细胞培养；拉伸组件，与所述微流控芯片连接，以向所述微流控芯片施加一作用力；以及，电源，与所述微流控芯片电性连接，以在所述细胞培养腔内产电场，并对所述细胞培养腔内的细胞施加一电场力；其中，所述电场力的方向垂直于所述作用力的方向。2.如权利要求1所述的皮肤芯片装置，其特征在于，所述微流控芯片包括相对设置的第一流道层和第二流道层，以及设置于所述第一流道层与所述第二流道层之间的第一多孔膜；其中，所述第一流道层与所述第二流道层中的至少一者与所述第一多孔膜构成所述细胞培养腔的一部分。3.如权利要求2所述的皮肤芯片装置，其特征在于，所述微流控芯片设有数条相互独立的第一流道及数条相互独立的第二流道；其中，所述第一流道层与所述第一多孔膜所构成的部分的细胞培养腔与一第一流道及一第二流道分别流体连通；所述第二流道层与所述第一多孔膜所构成的部分的细胞培养腔与一第一流道及一第二流道分别流体连通。4.如权利要求3所述的皮肤芯片装置，其特征在于，所述微流控芯片设有多个进口和多个出口；其中，每一第一流道对应连通一进口，每一第二流道对应连通一出口。5.如权利要求3所述的皮肤芯片装置，其特征在于，所述微流控芯片还包括至少一由一第三流道层及一第二多孔膜组成的叠层；所述叠层被配置以下结构中的至少一种：i)所述叠层设置于所述第一多孔膜与所述第二流道层之间；ii)相邻两叠层的第三流道层之间设有所述第二多孔膜：以及，iii)一叠层的第三流道层与所述第一多孔膜...
【专利技术属性】
技术研发人员：张洪波，马磊，殷瑞雪，朱金灵，李洪林，刘子佳，孙雯暄，黄琪红，杨天豪，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。