气液培养式器官芯片及其应用制造技术

本申请涉及生物组织工程技术领域，公开一种气液培养式器官芯片，包括一个或多个培养单元，每一培养单元包括多个培养孔，每一培养孔包括由上至下设置的储液孔、第一种植孔，第二种植孔和半透膜，其中，储液孔呈阶梯状孔，在其阶梯面上设置储液通槽；第一种植孔与储液孔连通；第二种植孔与第一种植孔连通，且储液通槽向下延伸与第二种植孔连通。半透膜设置于第一种植孔与第二种植孔连通的端面。其中，每一培养单元中，多个培养孔的储液孔通过第一连通通道连通。一个培养单元的多个储液孔通过第一连通通道进行连通，实现更高效的动态物质交换。能够实现传统液相培养或者气液培养模式。本申请还提供一种应用。请还提供一种应用。请还提供一种应用。

【技术实现步骤摘要】
气液培养式器官芯片及其应用


[0001]本申请涉及生物组织工程
，例如涉及一种气液培养式器官芯片及其应用。

技术介绍

[0002]类器官(Organoid)原代组织来源的成体干细胞体外自组装成3D器官型结构，与人类器官拥有高度相似的组织学特征，重现其生理功能，其具有稳定的表型和遗传学特征，能够在体外长期培养。肿瘤微环境包含肿瘤细胞、成纤维细胞、免疫细胞、血管内皮细胞等多种类型的细胞。
[0003]在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：现有3D类器官培养方式，无法更好地模拟肿瘤微环境，也无法保留更原始的结构分布特性。

技术实现思路

[0004]为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。
[0005]本公开实施例提供一种气液培养式器官芯片及其应用，以解决现有器官芯片在构建器官模型过程中，无法更好地模拟肿瘤微环境，也无法保留更原始的结构分布特性的问题。
[0006]在一些实施例中，所述气液培养式器官芯片，包括芯片本体，其上设置有一个或多个培养单元，每一培养单元包括多个培养孔，每一所述培养孔，包括储液孔，第一种植孔，第二种植孔和半透膜；其中，储液孔呈阶梯状孔，且储液孔的大尺寸段端口位于芯片本体的上表面；且在储液孔的阶梯面上沿轴向设置有储液通槽。第一种植孔位于储液孔下方且与储液孔的小尺寸段端口连通。第二种植孔位于第一种植孔下方且与第一种植孔连通，且储液通槽向下延伸至与第二种植孔连通。半透膜设置于第一种植孔的与第二种植孔连通的端面。其中，每一培养单元中，多个培养孔的储液孔通过第一连通通道连通。
[0007]在一些实施例中，前述的气液培养式器官芯片用于采用液相培养构建类器官模型的应用；或者，用于采用气液界面培养构建气液界面类器官(Air
‑
Liquid interface类器官，ALI类器官)3D模型或2D单层模型的应用。
[0008]本公开实施例提供的气液培养式器官芯片及其应用，可以实现以下技术效果：
[0009]本公开实施例的气液培养式器官芯片中将两个或两个以上的培养孔划分为一个培养单元，在同一培养单元中，多个储液孔通过第一连通通道进行连通，实现更高效的动态物质交换，以更好地模拟肿瘤微环境，也能够保留更原始的结构分布特性。在细胞培养过程中，可以根据实验需求，利用该器官芯片进行培养基覆盖式的传统液相培养，也可以进行培养基通过半透膜与细胞发生物质交换的气液培养模式，即，可以满足细胞的不同培养需求，如传统胶滴式类器官培养或者气液界面式类器官的生长。
[0010]以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。
附图说明
[0011]一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：
[0012]图1是本公开实施例提供的一种气液培养式器官芯片的一个培养单元的结构示意图；
[0013]图2是本公开实施例提供的一种气液培养式器官芯片的一个培养单元的结构示意图；
[0014]图3是本公开实施例提供的一个培养单元的俯视结构示意图；
[0015]图4是图3中A
‑
A向剖视结构示意图；
[0016]图5是本公开实施例提供的另一中培养单元的以图3中的A
‑
A向剖视结构示意图；
[0017]图6至图11是本公开实施例提供的一种气液培养式器官芯片的第一储液层、第二储液层、第一种植层、半透膜层、第二种植层和第三储液层的结构示意图；
[0018]图12和图13是本公开实施例构建得到ALI结肠癌类器官培养模型形态图；
[0019]图14
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a至图14
‑
d是本公开实施例构建得到ALI结肠癌类器官的细胞核染料图、ALI样本细胞骨架图和免疫细胞的免疫荧光图；
[0020]图15是本公开实施例构建得到的ALI结肠癌类器官培养模型的细胞流式检测结果图；
[0021]图16是本公开实施例构建得到ALI结直肠2D单层模型的形态结构图。
[0022]附图标记：
[0023]10、培养单元；100、培养孔；101、储液孔；1010、阶梯面；1011、大尺寸段；1012、小尺寸段；1013、第三储液孔；102、储液通槽；103、第一种植孔；104、贯穿槽孔；105、第二种植孔；106、半透膜；107、第一连通通道；1071、第一连通通槽Ⅰ；1072、第一连通通槽Ⅱ；108、第二连通通道；110、第一储液层；120、第二储液层；130、第一培养层；140、半透膜层；150、第二培养层；160、底板；170、第三储液层。
具体实施方式
[0024]为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与
技术实现思路
，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。
[0025]本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
[0026]本公开实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位
置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本公开实施例及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本公开实施例中的具体含义。
[0027]另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开实施例中的具体含义。
[0028]除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。
[0029]需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0030]结合图1至图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气液培养式器官芯片，其特征在于，包括芯片本体，其上设置有一个或多个培养单元，每一所述培养单元包括多个培养孔，每一所述培养孔，包括：储液孔，呈阶梯状孔，且所述储液孔的大尺寸段端口位于所述芯片本体的上表面；且在所述储液孔的阶梯面上沿轴向设置有储液通槽；第一种植孔，位于所述储液孔下方且与所述储液孔的小尺寸段端口连通；第二种植孔，位于所述第一种植孔下方且与所述第一种植孔连通；且所述储液通槽向下延伸至与所述第二种植孔连通；半透膜，设置于所述第一种植孔的与所述第二种植孔连通的端面；其中，每一所述培养单元中，多个所述培养孔的储液孔通过第一连通通道连通。2.根据权利要求1所述的气液培养式器官芯片，其特征在于，在所述芯片本体的厚度方向上，所述第一连通通道向下延伸至与所述储液通槽连通，向上延伸至所述储液孔的大尺寸段或者延伸至所述芯片本体表面。3.根据权利要求1或2所述的气液培养式器官芯片，其特征在于，所述储液通槽包括沿所述储液孔阶梯面周向的非闭合环形通槽；或者，所述储液通槽包括多个孔道。4.根据权利要求1或2所述的气液培养式器官芯片，其特征在于，所述第一种植孔的横截面尺寸小于或等于所述储液孔的小尺寸段端口的横截面尺寸；在所述芯片本体厚度方向上，所述储液通槽的正投影位于所述第二种植孔的正投影内。5.根据权利要求1或2所述的气液培养式器官芯片，其特征在于，还包括：第二连通通道，用于连通每一所述培养单元中的多个第二种植孔，以使得多个所述第二种植孔处于相同培养环境中。6.根据权利要求5所述的气液培养式器官芯片，其特征在于，所述第一连通通道和/或所述第二连通通道的截面面积范围为0.01～100mm2。7.根据权利要求1或2所述的气液培养式器官芯片，其特征在于，包括：底板，设置于所述第二种植孔底部。8.根据权利要求1或2所述的气液培养式器官芯片，其特征在于，所述器官芯片，包括顺次叠置的第一储液层、第二储液层、第一培养层、半透膜层和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖荣荣，刘建闯，孙艳廷，周宇，
申请(专利权)人：北京大橡科技有限公司，
类型：发明
国别省市：