三维培养芯片、仿生器官模型及其构建、检测方法技术

本发明专利技术提出一种三维培养芯片、仿生器官模型及其构建、检测方法，包括：依次堆叠的基板、中间层、盖板；其中，基板，包括第一微流道以及第一腔室矩阵；中间层，包括嵌设其中的多孔生物膜片以及间隔多孔生物膜片与第一腔室矩阵对应连通设置的第二腔室矩阵；盖板，包括第二微流道、以及与第二微流道相连通的对应第二腔室矩阵的第三腔室矩阵，第一腔室矩阵和第二腔室矩阵通过多孔生物膜片进行物质交换；第一微流道和第二微流道分别用于为第一腔室矩阵和第二腔室矩阵提供流体环境。利用本发明专利技术的三维培养芯片，可快速生产大量细胞微球，培养过程自动化。芯片分为上下流道层，可进行不同器官的培养，进行多细胞的相互作用和免疫相互的研究。究。究。

【技术实现步骤摘要】
三维培养芯片、仿生器官模型及其构建、检测方法


[0001]本专利技术属于生物组织工程和生物医药
，具体涉及一种三维培养芯片、仿生器官模型及其构建、检测方法。

技术介绍

[0002]器官芯片是一种新型的生物芯片，通过组织工程技术和微加工技术，将由活细胞组成的微缩的人工器官集成于微流控芯片上，以实现对微缩器官的实时培养和检测，其微生理系统无限接近被研究的人体器官。通过器官芯片，可对组织器官的病变、病情的发展有更深刻的了解，促进有效药物尽早筛选和评价，帮助研究者探索发病机制，提高临床治疗效果。人体器官芯片目前已成为生物医学工程研究中最前沿和最具有转化价值的研究领域之一，被2016年达沃斯论坛评为十大新兴技术之一。在新药研发、疾病模型、个性化医疗和航天医学等领域具有广阔的应用前景。
[0003]现有的二维细胞培养，缺乏器官三维组织结构，缺乏细胞
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细胞、细胞
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基质相互作用，缺乏类似人体的细胞培养的微环境，不能全面分析作用机理和对其他器官的毒性影响。
[0004]传统的三维细胞培养采用U型低吸附版、Hanging Drop等方式制备细胞聚集体，需要的样本量大、不能模拟人体内的免疫环境以及和其他器官的相互作用。不论是细胞聚集体的制备还是进行药物的检测，传统方法都费力耗时。

技术实现思路

[0005]针对上述描述的现有技术的缺点，本专利技术提供一种可模拟人体吸收过程的细胞聚集体三维培养芯片，为药物筛选和疾病研究提供一种全新的模型。本专利技术适用于皮肤、心脏、肝脏、肾脏、肠道、脾脏、胰腺等多种组织器官的混合培养。具体地，本专利技术的技术方案如下：
[0006]本专利技术的一方面，提供一种三维培养芯片，包括：依次堆叠的基板、中间层、盖板；其中，
[0007]基板，包括第一微流道、以及与所述第一微流道相连通的第一腔室矩阵，所述第一腔室矩阵底部适于培养细胞聚集体、细胞球、类器官中的一种或多种；
[0008]中间层，包括嵌设其中的多孔生物膜片以及间隔所述多孔生物膜片与所述第一腔室矩阵对应连通设置的第二腔室矩阵；
[0009]盖板，包括第二微流道，以及与所述第二微流道相连通的对应所述第二腔室矩阵的第三腔室矩阵；所述第三腔室矩阵与所述第二腔室矩阵连通设置；
[0010]所述第一腔室矩阵和所述第二腔室矩阵通过所述多孔生物膜片进行物质交换；所述第一微流道和所述第二微流道分别用于为所述第一腔室矩阵和所述第二腔室矩阵提供流体环境。
[0011]可选地，还包括多孔生物膜片限位块，所述多孔生物膜片限位块嵌设在所述中间层上、所述第二腔室矩阵设置在所述限位块上。
[0012]可选地，所述盖板还用于生成不同浓度的流路结构，其中，所述第二微流道至少包括第一浓度入口和第二浓度入口。
[0013]可选地，所述第二微流道具有多级多分比混合结构，以形成具有不同浓度的流路，所述不同浓度的流路分别与所述第三腔室矩阵相连通。
[0014]可选地，还包括设置在所述盖板上的第一加样孔、第二加样孔，所述第一加样孔配置为与所述第一腔室矩阵相连通，所述第二加样孔配置为与所述第二腔室矩阵相连通。
[0015]可选地，所述第一加样孔和所述第二加样孔的数量分别与所述第一腔室矩阵或者所述第二腔室的行或列的数量相同。
[0016]可选地，还包括设置在所述盖板上的第一排气孔、第二排气孔，所述第一排气孔配置为与所述第一腔室矩阵相连通，所述第二排气孔配置为与所述第二腔室矩阵相连通。
[0017]可选地，还包括设置在所述盖板上的流体入口和流体出口，所述流体入口穿过所述中间层与所述基板的第一微流道相连通；所述流体出口穿过所述中间层与所述第一腔室矩阵连接。
[0018]本专利技术的另一方面，提供一种仿生器官芯片的构建方法，采用前文记载的所述的三维培养芯片，所述方法包括：
[0019]在所述基板的所述第一腔室矩阵的底部，培养形成三维细胞组织，包括：细胞聚集体、类器官、生物组织中的一种或多种；
[0020]连续灌注培养获得仿生器官芯片。
[0021]所述连续灌注培养获得仿生器官芯片之前，所述方法还包括：
[0022]在所述中间层的所述第二腔室矩阵底部的多孔生物膜片上和/或多孔生物膜片下培养细胞结构层。
[0023]本专利技术的另一方面，提供一种采用前文记载的仿生器官芯片进行物质检测的方法，包括：
[0024]经所述第二微流道向所述第二腔室矩阵加入预先设定浓度的待测物，所述待测物经过所述多孔生物膜片，作用于所述三维细胞组织；
[0025]获得和分析所述三维细胞组织在不同浓度待测物作用下的结构和功能变化。
[0026]可选地，所述经所述第二微流道向所述第二腔室矩阵加入预先设定浓度的待测物，待测物经过所述多孔生物膜片，作用于所述三维细胞组织包括：
[0027]经所述第二微流道向所述第二腔室矩阵加入预先设定浓度的待测物，所述待测物经过所述多孔生物膜片上和/或所述多孔生物膜片下的所述细胞结构层，作用于下层所述三维细胞组织。
[0028]可选地，所述方法还包括：
[0029]利用所述盖板对所述待测物进行浓度梯度处理，生成不同浓度的待测物，以使所述不同浓度的待测物经过所述多孔膜片上和/或所述多孔生物膜片下的所述细胞结构层，作用于下层所述三维细胞组织。
[0030]本申请另一方面还提供一种仿生器官模型的实施例，包括
[0031]呈矩阵排列和培养的三维细胞组织；
[0032]多孔生物膜片；
[0033]所述三维细胞组织与所述多孔生物膜片具有相互独立的流体；所述三维细胞组织
通过所述多孔生物膜片与所述多孔生物膜片另一侧进行物质交换。
[0034]可选地，所述模型还包括：
[0035]呈矩阵排列和培养，且间隔所述多孔生物膜片与所述三维细胞组织对应设置的细胞结构层；
[0036]所述三维细胞组织与所述细胞结构层具有相互独立的流体；所述细胞聚集体与所述细胞结构层通过所述多孔生物膜片进行物质交换。
[0037]本专利技术提出一种三维培养芯片及仿生器官芯片的构建方法，可快速生产大量细胞微球，需要的样本量少，有利于珍贵样本的处理。培养过程自动化，大大较少人为操作。另外，芯片分为上下流道层，可进行不同器官的培养，并且可以基于生成的仿生器官进行待测物的检测，可进行多细胞的相互作用和免疫相互的研究。
附图说明
[0038]一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明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表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
[0039]图1是根据本专利技术其中一实施例所提出的三维培养芯片结构示意图；
[0040]图2是根据本专利技术其中一实施例所提出的三维培养芯片的基板的结构示意图；
[0041]图3是根据本专利技术其中一实施例所提出的三维培养芯片的中间层的结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维培养芯片，其特征在于，包括：依次堆叠的基板、中间层、盖板；其中，基板，包括第一微流道、以及与所述第一微流道相连通的第一腔室矩阵，所述第一腔室矩阵底部适于培养细胞聚集体、细胞球、类器官中的一种或多种；中间层，包括嵌设其中的多孔生物膜片以及间隔所述多孔生物膜片与所述第一腔室矩阵对应连通设置的第二腔室矩阵；盖板，包括第二微流道、以及与所述第二微流道相连通的对应第二腔室矩阵的第三腔室矩阵；所述第三腔室矩阵与所述第二腔室矩阵连通设置；所述第一腔室矩阵和所述第二腔室矩阵通过所述多孔生物膜片进行物质交换；所述第一微流道和所述第二微流道分别用于为所述第一腔室矩阵和所述第二腔室矩阵提供流体环境。2.根据权利要求1所述的三维培养芯片，其特征在于，还包括多孔生物膜片限位块，所述多孔生物膜片限位块嵌设在所述中间层上、所述第二腔室矩阵设置在所述限位块上。3.根据权利要求1所述的三维培养芯片，其特征在于，所述盖板还用于生成不同浓度的流路结构，其中，所述第二微流道至少包括第一浓度入口和第二浓度入口。4.根据权利要求3所述的三维培养芯片，其特征在于，所述第二微流道具有多级多分比混合结构，以形成具有不同浓度的流路，所述不同浓度的流路分别与所述第三腔室矩阵相连通。5.根据权利要求1所述的三维培养芯片，其特征在于，还包括设置在所述盖板上的第一加样孔、第二加样孔，所述第一加样孔配置为与所述第一腔室矩阵相连通，所述第二加样孔配置为与所述第二腔室矩阵相连通。6.根据权利要求5所述的三维培养芯片，其特征在于，所述第一加样孔和所述第二加样孔的数量分别与所述第一腔室矩阵或者所述第二腔室的行或列的数量相同。7.根据权利要求6所述的三维培养芯片，其特征在于，还包括设置在所述盖板上的第一排气孔、第二排气孔，所述第一排气孔配置为与所述第一腔室矩阵相连通，所述第二排气孔配置为与所述第二腔室矩阵相连通。8.根据权利要求1所述的三维培养芯片，其特征在于，还包括设置在所述盖板上的流体入口和流体出口，所述流体入口穿过所述中间层与所述基板的第一微流道相连通；所述流体出口穿过所述中间层与所述第一腔室矩阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：江苏艾玮得生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：