一种多层结构的器官芯片制造技术

本发明专利技术提供了一种多层结构的器官芯片，包括从上至下依次层叠设置的上流道层、上多孔膜层、组织层、下多孔膜层以及下流道层，上流道层包括第一灌注口、第二灌注口、第一上流道口和第二上流道口；含有细胞的水凝胶通过第一灌注口或第二灌注口灌注到第一灌注通道或第二灌注通道内，在上多孔膜层以及下多孔膜层的阻挡下，含有细胞的水凝胶对组织腔室进行填充动作；而后利用第一上流道口、第二上流道口注入细胞培养液，分别通过第一多孔膜和第二多孔膜渗透到组织腔室中以培养细胞。本发明专利技术可实现含有细胞的水凝胶的灌注通道与细胞培养液灌注通道的分离，含有细胞的水凝胶的灌注不会对细胞培养液的通道进行堵塞，实现细胞培养液在器官芯片中循环均匀刺激细胞。官芯片中循环均匀刺激细胞。官芯片中循环均匀刺激细胞。

【技术实现步骤摘要】
一种多层结构的器官芯片


[0001]本专利技术属于生物医学工程和微流控
，具体涉及一种多层结构的器官芯片。

技术介绍

[0002]器官芯片是一种通过微加工工艺制造的微流体细胞培养系统，可以在人体外对细胞进行三维培养以模拟人体内的器官功能。器官芯片在药物研发筛选、疾病模型评价、个性化医疗等领域有着很好的应用前景。
[0003]在药物上市前必须进行药物的毒理性测试和安全性验证，传统的药物毒理性测试通常在二维细胞模型或者动物体内进行。二维细胞培养模式难以模拟人体组织器官中复杂生理活动。动物实验也存在周期长、成本高、不易观察等缺点，且近年来动物实验存在许多伦理上的争论。因此，器官芯片的提出有望在人体外建立更加真实的生理模型，并能成为一种仿生、高效、方便的生理学研究及药物开发工具。
[0004]目前，较为常见的器官芯片主要包括含有细胞的水凝胶灌注通道以及培养液灌注通道。但是，现有的器官芯片存在以下缺陷：1、部分器官芯片为单层芯片，使得细胞灌注通道以及培养液灌注通道都在同一层，在注入含有细胞的水凝胶的操作中，难免发生水凝胶堵塞培养液通道的现象，使得所培养的细胞或组织不能受到培养液的均匀刺激；2、部分器官芯片的组织腔室的空间比较小，难以相对大体积的培养细胞或组织。

技术实现思路

[0005]为了解决目前许多单层器官芯片中注入含有细胞的水凝胶堵塞培养液通道的问题以及相对大体积的培养细胞或组织，本专利技术提供了一种多层结构的器官芯片。
[0006]基于上述目的，本专利技术通过如下技术方案实现：一种多层结构的器官芯片，包括从上至下依次层叠设置的上流道层、上多孔膜层、组织层、下多孔膜层以及下流道层；组织层上设有组织腔室，组织层上设有与组织腔室相连接的第一灌注通道、第二灌注通道，组织腔室两侧分别设有第五通孔、第六通孔；下流道层上设置有间隙配合的第一下流道口、第二下流道口、第一下流道以及第二下流道。
[0007]优选地，上多孔膜层上设有第一多孔膜，第一多孔膜的两侧分别设有间隙配合的第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔；下多孔膜层上设有与第一多孔膜相配合的第二多孔膜，第二多孔膜两侧分别设有第七通孔、第八通孔；上流道层上设有相互配合的第一灌注口、第二灌注口、第一上流道以及第二上流道，第一灌注口侧设有与第一灌注口间隙配合的第一上流道口、第二上流道口，第二灌注口侧设有与第二灌注口间隙配合的第三上流道口、第四上流道口。
[0008]优选地，第一上流道口与第四上流道口通过第一上流道、第二上流道相连通；第一下流道口与第二下流道口通过第一下流道、第二下流道相连通；第一灌注口与第一通孔以及第一灌注通道相贯通；第二灌注口与第二通孔以及第二灌注通道相贯通；第二上流道口
与第三通孔、第五通孔以及第七通孔相贯通；第三上流道口与第四通孔、第六通孔以及第八通孔相贯通。
[0009]优选地，第一灌注通道、第二灌注通道分别设置在组织腔室的对角线两端。
[0010]优选地，第一灌注口、第二灌注口与第一多孔膜竖直方向上的垂直投影间隙配合。
[0011]优选地，第一上流道、第二上流道均设置在上流道层朝向上多孔膜层一侧的侧面上；第一下流道、第二下流道均设置在下流道层朝向下多孔膜层一侧的侧面上。
[0012]优选地，第一上流道口、第四上流道口与第一上流道、第二上流道连接处设置为菱形；第一下流道口、第二下流道口与第一下流道、第二下流道连接处设置为菱形；第一上流道与第二上流道按螺旋缠绕方式相互缠绕交错；第一下流道与第二下流道按螺旋缠绕方式相互缠绕交错。
[0013]优选地，第一上流道与第二上流道形成的上流道区域覆盖第一多孔膜；第一下流道与第二下流道形成的下流道区域面积覆盖第二多孔膜。
[0014]优选地，组织层的厚度优选为100
‑
1000μm；上流道层、下流道层的厚度优选为2
‑
10mm、5mm；第一上流道、第二上流道、第一下流道、第二下流道的厚度优选为100
‑
600μm、100μm；上多孔膜层、下多孔膜层的厚度为30
‑
150μm、50μm。
[0015]优选地，组织腔室的形状可为矩形，以使得具有相对较大的平面面积。
[0016]优选地，上流道层的上方设置有多个分别与第一灌注口、第二灌注口相连接的储液池；第一储液池的高度与第二储液池的高度相等，第三储液池和第四储液池的液面高度相等，第一储液池和第二储液池的培养液液面比第三储液池和第四储液池高。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：（1）细胞培养的组织层与培养液的流道层分开设置以及上下多孔膜层的设置，细胞的注胶不会影响之后培养液充分浸润组织腔室，使得所培养的细胞或组织可以受到培养液的均匀刺激；（2）组织腔室的平面形状以及组织层的厚度可以在优选范围内进行调整，以使得相对大体积的培养细胞或组织。
[0018]综上，本专利技术通过对组织层、流道层的分开设置，能够将含有细胞的水凝胶及细胞培养液的灌注过程进行分别灌注，通过第一灌注口或第二灌注口将含有细胞的水凝胶灌注到第一灌注通道或第二灌注通道内，在上多孔膜层以及下多孔膜层的阻挡下，含有细胞的水凝胶对组织腔室进行填充动作；而后利用第一上流道口、第二上流道口注入细胞培养液，分别通过第一多孔膜和第二多孔膜渗透到组织腔室中以培养细胞，实现细胞培养液在器官芯片中的循环，在此过程中，由于含有细胞的水凝胶的灌注通道与细胞培养液灌注通道的分离，含有细胞的水凝胶的灌注不会对细胞培养液的通道进行堵塞。
附图说明
[0019]图1是实施例1中本专利技术的结构示意图；图2是实施例1中储液池在上流道层顶面上的分布结构示意图；图3是实施例1中上流道层的结构示意图；图4是实施例1中图3的A部结构示意图；图5是实施例1中上多孔膜层的结构示意图；
图6是实施例1中图5的B部结构示意图；图7是实施例1中组织层的结构示意图；图8是实施例1中下多孔膜层的结构示意图；图9是实施例1中图8的C部结构示意图；图10是实施例1中下流道层的结构示意图；图11是实施例1中图10的D部结构示意图。
[0020]图中，1、上流道层；11、第一灌注口；12、第一上流道口；13、第二上流道口；14、第二灌注口；15、第三上流道口；16、第四上流道口；17、第一上流道；18、第二上流道；2、上多孔膜层；21、第一通孔；22、第二通孔；23、第三通孔；24、第四通孔；25、第一多孔膜；3、组织层；31、第一灌注通道；32、第二灌注通道；33、组织腔室；34、第五通孔；35、第六通孔；4、下多孔膜层；41、第七通孔；42、第八通孔；43、第二多孔膜；5、下流道层；51、第一下流道口；52、第二下流道口；53、第一下流道；54、第二下流道；61、第一储液池；62、第二储液池；63、第三储液池；64、第四储液池。
具体实施方式
[0021]以下通过具体实施例对本专利技术作进一步详细说明，但并不限制本专利技术的范围。
[0022]实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层结构的器官芯片，其特征在于，包括从上至下依次层叠设置的上流道层、上多孔膜层、组织层、下多孔膜层以及下流道层；所述组织层上设有组织腔室，组织层上设有与组织腔室相连接的第一灌注通道、第二灌注通道，组织腔室两侧分别设有第五通孔、第六通孔；所述下流道层上设置有间隙配合的第一下流道口、第二下流道口、第一下流道以及第二下流道。2.根据权利要求1所述的多层结构的器官芯片，其特征在于，所述上多孔膜层上设有第一多孔膜，第一多孔膜的两侧分别设有间隙配合的第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔；所述下多孔膜层上设有与第一多孔膜相配合的第二多孔膜，第二多孔膜两侧分别设有第七通孔、第八通孔；所述上流道层上设有相互配合的第一灌注口、第二灌注口、第一上流道以及第二上流道，第一灌注口侧设有与第一灌注口间隙配合的第一上流道口、第二上流道口，第二灌注口侧设有与第二灌注口间隙配合的第三上流道口、第四上流道口。3.根据权利要求2所述的多层结构的器官芯片，其特征在于，所述第一上流道口与第四上流道口通过第一上流道、第二上流道相连通；所述第一下流道口与第二下流道口通过第一下流道、第二下流道相连通；所述第一灌注口与第一通孔以及第一灌注通道相贯通；所述第二灌注口与第二通孔以及第二灌注通道相贯通；所述第二上流道口与第三通孔、第五通孔以及第七通孔相贯通；所述第三上流道口与第四通孔、第六通孔以及第八通孔相贯通。4.根据权利要求3所述的多层结构的器官芯片，其特征在于，所述第一灌注通道、第二灌注通道分别设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳涛，姜宁，蔚延聪，张鑫业，刘媛媛，刘娜，兰伟霞，李恒宇，谢少荣，罗均，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：