类器官培养芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种类器官培养芯片，包括自上而下依次设置的压紧板、上玻璃片、流道层片、下玻璃片、生物传感器和封装底板；流道层片包括层片本体以及并排设置在层片本体上的两个培养单元；生物传感器为薄片状，其末端具有探测片，用以对该培养单元中的培养孔内的类器官进行生物参数监测以及提供反向电刺激。本发明专利技术提供的类器官培养芯片通过在部分培养孔中设置生物传感器，能实现在培养过程中实时检测类器官的各项生物参数指标，并且能提供反向电刺激，调控类器官的发育功能，且本发明专利技术的生物传感器采用扁平式侧边出线结构，走线方便，不影响培养室密封；通过在另外部分的培养孔设置上下透光结构，可对这些培养孔内进行光学观察和拉曼光谱测量。拉曼光谱测量。拉曼光谱测量。

【技术实现步骤摘要】
类器官培养芯片


[0001]本专利技术涉及类器官培养
，特别涉及一种类器官培养芯片。

技术介绍

[0002]类器官将具有干性潜能的细胞进行3D培养，从而形成相应器官的部分组织。类器官能准确模拟体内上皮结构并能长期传代培养。这些模型的目的是为了从分子水平到细胞、组织、器官或整个有机体来阐述身体的功能。目前已成功建立了人与鼠胃、小肠、肝脏、胰腺、前列腺等类器官模型。这些类器官模型均能进行长期培养、且具有稳定的表型和遗传学特征。类器官提供了创建细胞疾病模型的机会，可以对其进行研究以更好地了解疾病的原因并确定可能的治疗方法。
[0003]常规的类器官芯片是一个基于微流控芯片的三维细胞培养系统，通过构建微流道系统，将类器官置于合适的培养区域，然后结合流体泵和控制系统，将培养液推进芯片内，为类器官提供所需的营养成分。基于微流控芯片的流道设计和制作工艺比较成熟，但目前类器官芯片一般具备培养功能，而检测功能较少，类器官相关指标检测一般只能通过培养液取样的方式进行，检测的参数很有限且操作过程繁琐。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种类器官培养芯片。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种类器官培养芯片，包括自上而下依次设置的压紧板、上玻璃片、流道层片、下玻璃片、生物传感器和封装底板；
[0006]所述流道层片包括层片本体以及并排设置在所述层片本体上的两个培养单元，所述培养单元包括一字排布且上下贯通所述层片本体的N个培养孔以及开设在所述层片本体上表面的流道，所述流道包括位于所述层片本体中部的进液主流道、与所述进液主流道连通的进液支流道、形成于所述进液支流道上且一一对应连通至N个培养孔的内侧的N个分配流道、一一对应与N个培养孔的外侧连通的N个汇集流道以及与N个汇集流动均连通的排液流道，两个培养单元对称设置且两个培养单元的流道共用一个所述进液主流道；
[0007]所述生物传感器为薄片状，其末端具有与两个培养单元中的第一培养单元中的培养孔数量和位置相匹配的N个探测片，N个探测片一一对应伸入第一培养单元中的N个培养孔下方，以对该培养单元中的N个培养孔内的类器官进行生物参数监测以及提供反向电刺激。
[0008]优选的是，所述汇集流道上开设有深度与汇集流道相同的挡片槽，且在水平面内所述挡片槽与所述汇集流道相垂直，从而使得所述挡片槽与汇集流道形成十字交叉结构。
[0009]优选的是，所述挡片槽内配合插设有长方体状的类器官挡片，所述类器官挡片上开设有栅孔结构，所述栅孔结构具有不允许类器官通过的尺寸。
[0010]优选的是，所述上玻璃片上开设有一个位于中部的进液孔、两个位于所述进液孔
两侧的出液孔以及若干第一透气孔。
[0011]优选的是，所述压紧板上开设有一个位于中部的进液管过孔、两个位于所述进液管过孔两侧的出液管过孔、与流道层片上的2N个培养孔一一对应的2N个上观察孔、若干第二透气孔以及若干螺丝过孔；
[0012]所述进液管过孔内插设有底部穿过所述进液孔并伸入所述进液主流道内的进液管，所述出液管过孔内插设有底部穿过所述出液孔并伸入到所述排液流道内的排液管。
[0013]优选的是，所述层片本体的底面位于所述第一培养单元下方的区域向下凸起形成台阶面，所述台阶面的底面开设有与所述第一培养单元中的N个培养孔一一对应连通的N个用于容纳所述生物传感器的探测片的矩形槽。
[0014]优选的是，所述下玻璃片的厚度与所述台阶面的凸起高度相等，所述下玻璃片设置在所述第二培养单元下方以与所述台阶面齐平并能封闭第二培养单元中所有培养孔的底部；
[0015]所述下玻璃片上开设有若干第三透气孔。
[0016]优选的是，所述生物传感器包括呈T字形的扁平状的柔性PCB片、设置在所述柔性PCB片的短边末端的排针接口以及设置在所述柔性PCB片的长边末端的所述探测片，所述探测片和部分柔性PCB片的长边插入所述矩形槽内，且所述探测片处于对应位置处的培养孔下方并能封闭该培养孔的底部。
[0017]优选的是，所述封装底板上位于所述第一培养单元正下方的区域设置有与N个矩形槽一一对应的N个矩形凸台，位于所述第二培养单元正下方的区域开设有与第二培养单元的N个培养孔一一对应的N个下观察孔，所述封装底板上还开设有若干第四透气孔。
[0018]优选的是，所述第一透气孔和第二透气孔上下位置相对应，所述第三透气孔与封装底板上的第四透气孔上下位置对应，且第一透气孔、第二透气孔、第三透气孔、第四透气孔均避开所述培养孔设置。
[0019]本专利技术的有益效果是：
[0020]本专利技术提供的类器官培养芯片通过在部分培养孔中设置生物传感器，能实现在培养过程中实时检测类器官的各项生物参数指标，并且能提供反向电刺激，调控类器官的发育功能，且本专利技术的生物传感器采用扁平式侧边出线结构，走线方便，不影响培养室密封；通过在另外部分的培养孔设置上下透光结构，可对这些培养孔内进行光学观察和拉曼光谱测量；
[0021]本专利技术通过设置巧妙的流道结构与培养单元匹配，能够保证每个培养孔灌流速度和培养液供给的等效性；进一步通过在流道结构中设置具有栅孔结构的类器官挡片，在保证培养液能正常流出培养孔的同时阻挡类器官流出培养孔，可确保培养的有效性；
[0022]培养芯片采用键合和压合工艺封装，封装方式可靠，不存在漏液问题。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的类器官培养芯片的分解结构示意图；
[0024]图2为本专利技术的流道层片的正面的结构示意图；
[0025]图3为本专利技术的挡片槽的结构示意图；
[0026]图4为本专利技术的类器官挡片的结构示意图；
[0027]图5为本专利技术的压紧板的结构示意图；
[0028]图6为本专利技术的上玻璃片的结构示意图；
[0029]图7为本专利技术的流道层片的底面的结构示意图；
[0030]图8为本专利技术的下玻璃片的结构示意图；
[0031]图9为本专利技术的生物传感器的结构示意图；
[0032]图10为本专利技术的封装底板的结构示意图；
[0033]图11为本专利技术的类器官培养芯片的整体装配结构示意图。
[0034]附图标记说明：
[0035]1—压紧板；10—进液管过孔；11—出液管过孔；12—上观察孔；13—第二透气孔；14—螺丝过孔；15—进液管；16—排液管；
[0036]2—上玻璃片；20—进液孔；21—出液孔；22—第一透气孔；
[0037]3—流道层片；30—层片本体；31—第一培养单元；32—第二培养单元；33—培养孔；34—流道；35—类器官挡片；340—进液主流道；341—进液支流道；342—分配流道；343—汇集流道；344—排液流道；345—挡片槽；350—栅孔结构；36—台阶面；360—矩形槽；
[0038]4—下玻璃片；40—第三透气孔；
[0039]5—生物传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种类器官培养芯片，其特征在于，包括自上而下依次设置的压紧板、上玻璃片、流道层片、下玻璃片、生物传感器和封装底板；所述流道层片包括层片本体以及并排设置在所述层片本体上的两个培养单元，所述培养单元包括一字排布且上下贯通所述层片本体的N个培养孔以及开设在所述层片本体上表面的流道，所述流道包括位于所述层片本体中部的进液主流道、与所述进液主流道连通的进液支流道、形成于所述进液支流道上且一一对应连通至N个培养孔的内侧的N个分配流道、一一对应与N个培养孔的外侧连通的N个汇集流道以及与N个汇集流动均连通的排液流道，两个培养单元对称设置且两个培养单元的流道共用一个所述进液主流道；所述生物传感器为薄片状，其末端具有与两个培养单元中的第一培养单元中的培养孔数量和位置相匹配的N个探测片，N个探测片一一对应伸入第一培养单元中的N个培养孔下方，以对该培养单元中的N个培养孔内的类器官进行生物参数监测以及提供反向电刺激。2.根据权利要求1所述的类器官培养芯片，其特征在于，所述汇集流道上开设有深度与汇集流道相同的挡片槽，且在水平面内所述挡片槽与所述汇集流道相垂直，从而使得所述挡片槽与汇集流道形成十字交叉结构。3.根据权利要求2所述的类器官培养芯片，其特征在于，所述挡片槽内配合插设有长方体状的类器官挡片，所述类器官挡片上开设有栅孔结构，所述栅孔结构具有不允许类器官通过的尺寸。4.根据权利要求1所述的类器官培养芯片，其特征在于，所述上玻璃片上开设有一个位于中部的进液孔、两个位于所述进液孔两侧的出液孔以及若干第一透气孔。5.根据权利要求4所述的类器官培养芯片，其特征在于，所述压紧板上开设有一个位于中部的进液管过孔、两个位于所述进液管过孔两侧的出液管过孔、与流道层片上的2N个培养孔一一对应的2...

【专利技术属性】
技术研发人员：于福鑫，肖冬根，曾维俊，赵振英，曹旭刚，王春元，孙海旋，宋宇，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：