通量化体外细胞、组织、器官培养和分析的微流控装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于体外生物组织培养和分析技术领域，具体为体外细胞、组织、器官培养及分析的微流控装置。本发明专利技术微流控装置主要包括：标准化孔板，用于支撑滤膜，膜上能够实现细胞等生物组织或器官的培养；培养液流通板，板内通道外接培养液储存池并通过软管与蠕动泵相连，用于营造动态的培养体系；检测液流通板，板内通道与培养液流通板内的通道呈垂直设计，用于生物培养物的分析检测；盖板，避免细菌等对培养板内细胞等的污染。本发明专利技术微流控装置解决现有细胞共培养设备不能实现通量化、流动式培养及分析的问题，可用于构建气

【技术实现步骤摘要】
通量化体外细胞、组织、器官培养和分析的微流控装置


[0001]本专利技术属于体外生物组织培养和分析
，具体涉及涉体外细胞、组织、器官培养及分析的微流控装置。

技术介绍

[0002]传统的细胞培养技术以单一种类的原代细胞或增殖细胞系作为细胞来源进行体外培养，通常在固
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液界面形成单层的细胞，会丧失细胞在自然生长环境中的许多生物学特性。为了更好地在体外重建细胞的器官型结构，可以采用膜支撑细胞培养的方式，将不同种类的细胞在微流控构建的差别基质中共培养，并通过膜介质，以不同生物样本为来源，构建液
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液或气
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液界面支撑多种体外组织和器官培养。之后，对培养的细胞、组织或器官进行通量化、免疫组化分析等形式的检测。旨在构建特定的生理或病理模型以及疾病关联模型，供药物筛选/活性评价、疾病机制研究等方面的应用。
[0003]Transwell滤膜小皿插件是目前商用化最广泛的细胞共培养系统，滤膜多用半透明或透明材料（聚碳酸酯、聚乙烯对苯二甲酸三酯和聚四氟乙烯），插件可嵌入市售的24孔、12孔、6孔等不同规格的细胞培养板中。Kang等（Kang YB, Rawat S, Cirillo J, Bouchard M, Noh HM. Layered long
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term co
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culture of hepatocytes and endothelial cells on a transwell membrane: toward engineering the liver sinusoid. Biofabrication 2013, 5(4): 045008.）成功地在体外模拟了大鼠肝窦模型，分别在Transwell滤膜的两侧共培养了大鼠原代肝窦内皮细胞和大鼠原代肝细胞：在57天内细胞都能保持活力和正常形态；长时间培养下，内皮细胞仍具备分化特性，肝细胞能够保持特异性功能，可进一步地用作肝病研究、毒理学研究和药物筛选的模型。此外，这种Transwell滤膜小皿插件还成功应用于体外生理屏障的建立（Chang SH, Ko PL, Liao WH, Peng CC, Tung YC. Transwell Insert
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Embedded Microfluidic Devices for Time
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Lapse Monitoring of Alveolar Epithelium Barrier Function under Various Stimulations. Micromachines (Basel) 2021, 12(4)；Zakharova M, Tibbe MP, Koch LS, Le
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The H, Leferink AM, den Berg A, et al. Transwell
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Integrated 2
ꢀµ
m Thick Transparent Polydimethylsiloxane Membranes with Controlled Pore Sizes and Distribution to Model the Blood
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Brain Barrier. Advanced Materials Technologies 2021, 6(12).）。
[0004]但是，需要指出，市售Transwell的培养系统通常是静止的。研究表明，流体剪切力等物理因素对细胞/组织/器官的生长至关重要（Choe A, Ha SK, Choi I, Choi N, Sung JH. Microfluidic Gut
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liver chip for reproducing the first pass metabolism. Biomed Microdevices 2017, 19(1): 4.）。Donald等（Huh D, Matthews BD, Mammoto A, Montoya
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Zavala M, Hsin HY, Ingber DE. Reconstituting organ
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level lung functions on a chip. Science 2010, 328(5986): 1662
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1668.）建立了第一个模拟人肺泡
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血管功能的微流控芯片，在PDMS（聚二甲基硅氧烷）多孔膜两侧共培养人肺泡上皮细胞
和人微血管内皮细胞，其中，上皮细胞通道暴露在气体环境中，内皮细胞通道内的培养基为流动状态，该仿生芯片被用于炎症反应研究和纳米毒理学研究。吴欣童等人（吴欣童，丁东，韩壮等，一种差异共培养两种细胞的双层细胞培养装置[P]. CN113234593 A，2021
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03
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26.）专利技术了一种细胞共培养装置，利用流剪腔形成的剪切力对细胞加载应力刺激从而促使细胞的体外培养。Wang等（Wang Y, Wang H, Deng P, Tao T, Liu H, Wu S, et al. Modeling Human Nonalcoholic Fatty Liver Disease (NAFLD) with an Organoids
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on
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a
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Chip System. Acs Biomaterials Science & Engineering 2020, 6(10): 5734
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5743.）在自制的PDMS微流控芯片上，完成了人肝脏类器官的培养，并建立了非酒精性脂肪肝疾病的模型，研究者对该模型进行了形态观察、基因、功能化以及代谢组学分析，探索其作为疾病模型用于疾病机制研究和药物筛选的可能性。可以发现，上述基于芯片设计的细胞/组织/器官培养装置均具备流动的培养体系，尽可能还原了各自的生长状态，与静态培养体系相比更接近实际生理状态，更适于仿生模型的建立。但是，值得关注的是，芯片的设计与制造也存在费时、成本较高等问题，难以达到通量化、标准化的培养与分析目的，存在一定的不足。因此，本专利技术旨在建立一种能够实现通量化的细胞/组织/器官培养及分析的微流控装置。

技术实现思路

[0005]鉴于上述分析，本专利技术旨在提供一种通量化体外细胞、组织、器官培养及分析的微流控装置，用于解决现有细胞共培养设备不能实现通量化、流动式培养及分析的问题。
[0006]本专利技术提供的体外通量化细胞、组织、器官培养和分析的微流控装置，包括自上而下排布的盖板、标准化孔板、滤膜、密封垫、培养液流通板或检测液流通板；其中：所述标准化孔板，用于支撑滤膜，所述滤膜用于细胞等生物组织或器官的培养；所述培养液流通板，板内设有多排通道，每个通道外接培养液储存池，并通过软管与蠕动泵相连，用于营造动态的培养体系；每列通道设有入口管道与出口管道，以形成能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通量化体外细胞、组织、器官培养和分析的微流控装置，其特征在于，包括自上而下排布的盖板、标准化孔板、滤膜、密封垫、培养液流通板或检测液流通板；其中：所述标准化孔板，用于支撑滤膜，所述滤膜用于细胞、组织或器官的培养；所述培养液流通板，板内设有多排通道，所述通道外接培养液储存池，并通过软管与蠕动泵相连，用于营造动态的培养体系；每个通道设有入口管道与出口管道，以形成能够使培养液从入口处进入培养通道内、从出口处流出，由蠕动泵循环的液体流动路径；所述检测液流通板，板内设有多排通道，所述通道与培养液流通板内的通道呈垂直设计，用于生物培养物的分析检测；每个通道设置有入口管道与出口管道，以使检测液能够从入口处注入通道内潴留，从出口处排出或吸出；所述密封垫设置与所述标准化孔板与所述培养液流通板或所述检测液流通板之间；由标准化孔板、滤膜、密封垫与培养液流通板组合一起，用于通量化体外细胞、组织、器官的培养；由标准化孔板、滤膜、密封垫与检测液流通板组合一起，用于通量化体外细胞、组织、器官的分析。2.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述标准化孔板与6孔、12孔、24孔、48孔、96孔、384孔或其他规格培养板的孔径及相对位置保持一致；相应地，培养液流通板内每排的通道尺寸及相对位置与标准化孔板尺寸保持一致；检测液流通板内每排的通道尺寸及相对位置与标准化孔板尺寸保持一致；所述盖板规格与6孔、12孔、24孔、48孔、96孔、384孔或其他规格培养板的孔径及相对位置保持一致。3.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾湖烈，傅安辰，常铭洋，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：