可替换的类器官芯片、柔性制造类器官设备及方法技术

可替换的类器官芯片、柔性制造类器官设备及方法，所述设备包含显微镜、装载板、可替换的类器官芯片和带玻璃针的显微操作机械臂；带玻璃针的显微镜操作机械臂布置在显微镜上的电动台的一侧，温度和二氧化碳传感器布置在显微镜上的电动台的另一侧，装载板布置在显微镜上的电动台的中部，装载板上摆放有可替换的类器官芯片，所述装载板上分布有PCR管装载区和培养皿装载区；所述方法包含1)准备细胞液、2)填充细胞、3)成型类器官芯片，完成类器官的柔性制造。本发明专利技术能获得大批量，一致性，复杂的类器官，进而为生物学实验，医学医用提供更好的原材料。材料。材料。

【技术实现步骤摘要】
可替换的类器官芯片、柔性制造类器官设备及方法


[0001]本专利技术涉及生物组织工程
，特别涉及可替换的类器官芯片、柔性制造类器官设备及方法。

技术介绍

[0002]类器官是由干细胞诱导分化而来的带有器官特性的细胞组织，保留了供体的全部遗传特性，能够模拟重现体内状态，类器官是目前最接近人体真实状态的实验模型，有望对人类发育和疾病研究乃至治疗手段产生深远影响。而类器官的形成是通过自组织过程形成的，在这个过程中，最初均匀的干细胞群体自发地打破对称性，并经历与体内相似的形态发展。
[0003]虽然类器官在微观和功能上的复杂性远远超过了目前组织工程技术所获得的组织，在攻克人类重大疾病、揭示生命本质等方面具有极大的潜力，但目前方法培养的类器官大小和形状不一致，与真实体内组织相比仅包含表皮层，尺寸小，缺乏不同组织器官的协同作用的缺点。例如CN113773959A和CN111909846A，该专利文献只停留在设计个一个类器官生长的模具，无法实现对类器官制造中的初始状态的改变。

技术实现思路

[0004]本专利技术为克服现有技术的不足，提供可替换的类器官芯片、柔性制造类器官设备及方法，
[0005]方案一：可替换的类器官芯片，包含上盖板、下盖板和基质胶薄片；基质胶薄片布置在下盖板上，上盖板和下盖板密封连接，并将布置于下盖板上的基质胶薄片包覆，所述基质胶薄片上具有多个含有细胞的凹坑，所述凹坑的形状为圆形、方形、圆弧形或者任意两者的组合。
[0006]方案二：柔性制造类器官的设备，包含显微镜、装载板、可替换的类器官芯片和带玻璃针的显微操作机械臂；带玻璃针的显微镜操作机械臂布置在显微镜上的电动台的一侧，温度和二氧化碳传感器布置在显微镜上的电动台的另一侧，装载板布置在显微镜上的电动台的中部，装载板上摆放有可替换的类器官芯片，所述装载板上分布有PCR管装载区和培养皿装载区。
[0007]方案三：柔性制造类器官的方法，其特征在于：包含以下步骤：
[0008]1)准备细胞液
[0009]先将一定浓度的细胞液装入PCR管中，再将PCR管插入装载板的装载区上，控制显微操作机械臂上携带的玻璃针的末端深入PCR管底部，吸入一定量的细胞液后从PCR管中移出；
[0010]2)填充细胞
[0011]将带有凸起的PDMS模具在琼脂糖上倒模获得带有凹坑的琼脂糖薄片，然后将装有琼脂糖薄片的培养皿，放入装载板的培养皿装载区中，并置于显微镜视野内，控制显微操作
机械臂携带的玻璃针末端置于显微镜视野内，将玻璃针依次深入琼脂糖薄片的凹坑内，启动细胞注射泵，将一定量的细胞填充到凹坑中，填充完所有凹坑后，放入培养箱培养，直到细胞自组织成球；
[0012]3)成型类器官芯片
[0013]在带有细胞球的琼脂糖薄片上覆盖基质胶，待基质胶凝固后获得到基质胶薄片，将基质胶薄片与琼脂糖薄片分离，将分离后的基质胶薄片放入下盖板的凹槽中，将上盖板和下盖板盖合，并将布置于下盖板的凹槽内的基质胶薄片包覆，完成类器官的柔性制造。
[0014]方案四：柔性制造类器官的方法，其特征在于：包含以下步骤：
[0015]1)准备细胞液
[0016]先将一定浓度的M种细胞液装入不同的PCR管中，再将不同的PCR管分别插入装载板的装载区上，再准备都装有PBS缓冲液的N根PCR管，并插入装载板的装载区上，其中，M≥2的整数；
[0017]2)填充细胞
[0018]控制显微操作机械臂上的玻璃针的末端深入装有第一种细胞液的PCR管的底部，吸入一定量的第一种细胞液后从PCR管中移出；
[0019]将带有相同形状凸起的PDMS模具在琼脂糖上倒模获得带有相同形状凹坑的琼脂糖薄片，再将装有琼脂糖薄片的培养皿，放入培养皿装载区中，并置于显微镜视野内，控制显微操作机械臂携带的玻璃针末端置于显微镜视野内，将玻璃针依次深入琼脂糖薄片的凹坑内，启动细胞注射泵，将一定量的第一种细胞填充到的凹坑中，填充完后，将玻璃针从凹坑中移出，将玻璃针依次深入装有PBS缓冲液的N根PCR管中，来回抽吸液体清洗针管，清洗完毕后，再控制被清洗的玻璃针的末端深入装有第二种细胞的PCR管的底部；重复以上操作，直到将M种细胞填充完所有凹坑，之后放入培养箱培养，等待细胞自组织成球；
[0020]3)成型类器官芯片
[0021]在带有细胞球的琼脂糖薄片上加入基质胶，待基质胶凝固后获得到基质胶薄片，将基质胶薄片与琼脂糖薄片分离，将基质胶薄片放入下盖板的凹槽中，将上盖板和下盖板盖合，并将布置于下盖板的凹槽内的基质胶薄片包覆，完成同一种类器官芯片内用于柔性制造不同种类器官。
[0022]本专利技术相比现有技术的有益效果是：
[0023]本专利技术基于可替换的类器官芯片和柔性制造设备，能实现不同形状、尺寸和类型等初始条件下的单个类器官柔性制造，以及基于所制造的单个类器官，实现带外基质的复合类器官，大尺寸类器官，互相联通的多类器官的柔性制造。
[0024]本专利技术方法通过显微操作技术，结合可定制化形状和物化特性的微阵列技术，可实现类器官的柔性制造，具体体现在能调控初始状态，诱导对称性或缺的发生，调节培养环境的物化特性，大尺度复杂类器官的制造。
[0025]本专利技术方法能获得大批量，一致性，复杂的类器官，进而为生物学实验，医学医用提供更好的原材料。制造得到的带外基质的类器官相比常见类器官给接近体内组织；制造得到的大尺寸类器官能更便于用于体内修复等应用的场景，制造得到的多类器官芯片具有能实现在体外研究多种器官协同作用的效果。
[0026]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步地说明：
附图说明
[0027]图1为本专利技术的可替换类器官芯片的分解示意图；
[0028]图2为本专利技术柔性制造类器官的设备的三维实体图；
[0029]图3为本专利技术柔性制造类器官的设备的三维立体图；
[0030]图4为装载板的示意图；
[0031]图5为实施例1中制造不同形状类器官或带外基质复合类器官结合的PDMS模具的俯视图；
[0032]图6为实施例2中制造不同尺寸类器官或带外基质复合类器官结合的PDMS模具的主视图；
[0033]图7为实施例2中制造不同尺寸类器官或带外基质复合类器官结合的PDMS模具的俯视图；
[0034]图8为实施例4中制造大尺寸类器官结合的PDMS模具的示意图；
[0035]图9为实施例5中制造互相连通的类器官结合的PDMS模具的示意图。
具体实施方式
[0036]下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0037]需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域技术人员所理解的通常意义。
[0038]如图1、图5
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图9所示，本实施方式的可替换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.可替换的类器官芯片，其特征在于：包含上盖板、下盖板和基质胶薄片；基质胶薄片布置在下盖板上，上盖板和下盖板密封连接，并将布置于下盖板上的基质胶薄片包覆，所述基质胶薄片上具有多个含有细胞的凹坑，所述凹坑的形状为圆形、方形、圆弧形或者任意两者的组合。2.柔性制造类器官的设备，其特征在于：包含显微镜、装载板、可替换的类器官芯片和带玻璃针的显微操作机械臂；带玻璃针的显微镜操作机械臂布置在显微镜上的电动台的一侧，温度和二氧化碳传感器布置在显微镜上的电动台的另一侧，装载板布置在显微镜上的电动台的中部，装载板上摆放有可替换的类器官芯片，所述装载板上分布有PCR管装载区和培养皿装载区。3.柔性制造类器官的方法，其特征在于：包含以下步骤：1)准备细胞液先将一定浓度的细胞液装入PCR管中，再将PCR管插入装载板的装载区上，控制显微操作机械臂上携带的玻璃针的末端深入PCR管底部，吸入一定量的细胞液后从PCR管中移出；2)填充细胞将带有凸起的PDMS模具在琼脂糖上倒模获得带有凹坑的琼脂糖薄片，然后将装有琼脂糖薄片的培养皿，放入装载板的培养皿装载区中，并置于显微镜视野内，控制显微操作机械臂携带的玻璃针末端置于显微镜视野内，将玻璃针依次深入琼脂糖薄片的凹坑内，启动细胞注射泵，将一定量的细胞填充到凹坑中，填充完所有凹坑后，放入培养箱培养，直到细胞自组织成球；3)成型类器官芯片在带有细胞球的琼脂糖薄片上覆盖基质胶，待基质胶凝固后获得到基质胶薄片，将基质胶薄片与琼脂糖薄片分离，将分离后的基质胶薄片放入下盖板的凹槽中，将上盖板和下盖板盖合，并将布置于下盖板的凹槽内的基质胶薄片包覆，完成类器官的柔性制造。4.柔性制造类器官的方法，其特征在于：包含以下步骤：1)准备细胞液先将一定浓度的M种细胞液装入不同的PCR管中，再将不同的PCR管分别插入装载板的装载区上，再准备都装有PBS缓冲液的N根PCR管，并插入装载板的装载区上，其中，M≥2的整数；2)填充细胞控制显微操作机械臂上的玻璃针的末端深入装有第一种细胞液的PCR管的底部，吸入一定量的第一种细胞液后从PCR管中移出；将带有相同形状凸起的PDMS模具在琼脂糖上倒模获得带有相同形状凹坑的琼脂糖薄片，再将装有琼脂糖薄片的培养皿，放入培养皿装载区中，并置于显微镜视野内，控制显微操作机械臂携带的玻璃针末端置于显微镜视野内，将玻璃针依次深入琼脂糖薄片的凹坑内，启动细胞注射泵，将一定量的第一种细胞填充到的凹坑中，填充完后，将玻璃针从凹坑中移出，将玻璃针依次深入装有PBS缓冲液的N根PCR管中，来回抽吸液体清洗针管，清洗完毕后，再控制被清洗的玻璃针的末端深入装有第二种细胞的PCR管的底部；重复以上操作，直到将M种细胞填充完所有凹坑，之后放入培养箱培养，等待细胞自组织成球；3)成型类器官芯片
在带有细胞球的琼脂糖薄片上加入基质胶，待基质胶凝固后获得到基质胶薄片，将基质胶薄片与琼脂糖薄片分离，将基质胶薄片放入下盖板的凹槽中，将上盖板和下盖板盖合，并将布置于下盖板的凹槽内的基质胶薄片包覆，完成同一种类器官芯片内用于柔性制造不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：高会军，黄港，佟明斯，姜蒙，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：