类器官三维培养系统及类器官组织培养方法技术方案

本发明专利技术提供一种类器官三维培养系统及类器官组织培养方法。类器官三维培养系统包括三维培养芯片、隔断结构以及驱动机构；所述三维培养芯片设置有多个微流体通道，每个所述微流体通道串设有多个培养室、以及分别与各所述培养室相连通的多个加样孔；所述隔断结构能够分别控制各所述培养室的微流体通道的通断；所述驱动机构包括第一承载层以及设置于所述第一承载层的第一驱动气囊，所述第一承载层上设置有所述三维培养芯片，所述第一驱动气囊与所述三维培养芯片抵接，以驱动所述三维培养芯片沿竖直方向摇摆。可以更加精准的控制芯片中液流体的高度差，也可以实现每个培养室的独立检测，提高细胞检测的准确度。提高细胞检测的准确度。提高细胞检测的准确度。

【技术实现步骤摘要】
类器官三维培养系统及类器官组织培养方法


[0001]本专利技术属于器官芯片
，具体涉及一种类器官三维培养系统及类器官组织培养方法。

技术介绍

[0002]正常细胞从分裂、增殖到迁移和凋亡，本质上是依赖于空间和时间精确控制的一系列事件。二维细胞培养过于简单，忽视了许多已知的对细胞和组织生理学精确复制非常重要的参数。这些参数包括机械信号，细胞和基质之间的通信，以及相邻细胞之间的通信等。细胞三维(细胞3D)培养可以建立起生理上的细胞
‑
细胞与细胞
‑
细胞外基质相互作用，从而可以模拟天然组织的特异性，其生理相关性显著强于传统的细胞二维(细胞2D)培养。
[0003]灌注是血管系统的重要方面之一，它提供剪切应力，影响细胞形态和基因表达。微流体技术可以提供微尺度的复杂结构和良好的流体参数控制，以模拟细胞的体内环境。微流体技术与3D细胞培养的结合为基于体内组织的应用提供了巨大的潜力。微流控芯片提供的流动式3D细胞培养，一方面可稳定的进行细胞的营养供应以及细胞代谢物的清除，另一方面提供了类似体内的血流剪切力环境，改善了细胞的生长和基因表达。微流控芯片上的各种流体驱动方式中，自重力驱动的方式简单方便，不需要复杂的设备就可进行高通量的流体控制，是非常实用的一种流体控制方式。
[0004]但是，目前的微流控芯片的重力驱动方式对于倾斜角度控制的精度较差，倾斜角度控制的误差一般在1
°
以上。此外，芯片中的流体将芯片上处于同一流道的所有细胞培养腔室连通，在对细胞进行活性检测时，各腔室之间的相互影响较大，不利于每个腔室的单独检测。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种类器官三维培养系统及类器官组织培养方法。
[0006]本专利技术的一方面，提供一种类器官三维培养系统，包括三维培养芯片、隔断结构以及驱动机构；其中，
[0007]所述三维培养芯片设置有多个微流体通道，每个所述微流体通道串设有多个培养室、以及分别与各所述培养室相连通的多个加样孔；
[0008]所述隔断结构能够分别控制各所述培养室的所述微流体通道的通断；
[0009]所述驱动机构包括第一承载层以及设置于所述第一承载层的第一驱动气囊，所述第一承载层上设置有所述三维培养芯片，所述第一驱动气囊与所述三维培养芯片抵接，以驱动所述三维培养芯片沿竖直方向摇摆。
[0010]可选地，所述第一驱动气囊的数量为至少一个；
[0011]所述至少一个第一控制气囊均位于所述三维培养芯片沿其长度方向的第一端，所述三维培养芯片沿其长度方向的第二端与所述第一承载层抵接。
[0012]可选地，所述第一驱动气囊的数量为至少两个；
[0013]其中至少一个所述第一驱动气囊位于所述三维培养芯片沿其长度方向的第一端，其余所述第一驱动气囊位于所述三维培养芯片沿其长度方向的第二端。
[0014]可选地，所述隔断结构包括第二承载层和多个第二驱动气囊；
[0015]所述第二承载层夹设于所述第一承载层与所述三维培养芯片之间，并且所述三维培养芯片与所述第二承载层接触的一侧为弹性侧；
[0016]所述多个第二驱动气囊设置于所述第二承载层，所述第二驱动气囊与所述三维培养芯片的弹性侧抵接并与所述培养室的所述微流体通道相对应，以通过所述第二驱动气囊驱动所述弹性侧移动控制所述微流体通道的通断。
[0017]可选地，每个所述培养室对应至少一个所述第二驱动气囊；
[0018]所述至少一个第二驱动气囊位于所述培养室的所述微流体通道的入口侧和/或出口侧。
[0019]可选地，所述三维培养芯片在与所述第二驱动气囊对应的位置设置有孔道。
[0020]可选地，所述孔道满足下述至少一项：
[0021]所述孔道垂直于所述微流体通道；
[0022]所述孔道的直径大于所述微流体通道的截面宽度；
[0023]所述孔道的深度大于所述微流体通道的截面深度。
[0024]可选地，所述隔断结构包括设置于所述三维培养芯片的加胶孔；
[0025]所述加胶孔与对应的所述培养室的所述微流体通道相连通，以通过向所述微流体通道加胶控制所述微流体通道的通断。
[0026]可选地，每个所述培养室对应至少一个所述加胶孔；
[0027]所述至少一个加胶孔位于所述培养室的所述微流体通道的入口侧和/或出口侧。
[0028]可选地，所述第一承载层设置有容置腔，所述第一驱动气囊包括收缩部和施力部；
[0029]所述收缩部设置于所述容置腔，所述施力部的第一端与所述收缩部相连通，所述施力部的第二端延伸出所述容置腔至与所述三维培养芯片抵接。
[0030]可选地，还包括分设于所述三维培养芯片两端的两个储液池，每个所述储液池均设置有多个储液槽；
[0031]每个所述微流体通道的两端分别连通所述两个储液池对应的两个所述储液槽。
[0032]本专利技术的另一方面，提供一种类器官组织培养方法，采用前文记载的所述的类器官三维培养系统，所述方法包括：
[0033]将预设量的类器官悬浮液和基质胶混合，得到类器官
‑
基质胶混合液；
[0034]通过加样孔分别向对应的各所述培养室注入所述类器官
‑
基质胶混合液；
[0035]基质胶固化后，分别向各所述培养室提供类器官培养基；
[0036]将三维培养芯片置于所述第一承载层，通过所述第一驱动气囊驱动所述三维培养芯片单侧依次升降倾斜，使得所述三维培养芯片内的流体流动，以对类器官实现动态的培养和养分、气体交换，并提供类器官生长需要的流体剪切力环境，并将整体放入培养箱进行类器官培养，得到类器官组织。
[0037]可选地，所述通过所述第一驱动气囊驱动所述三维培养芯片单侧依次升降倾斜，包括：
[0038]通过控制所述三维培养芯片第一端的所述第一驱动气囊的气压增加，使得所述三维培养芯片第一端升起；到达预设高度后，控制该第一驱动气囊的气压下降，使得所述三维培养芯片的第一端落下；
[0039]当所述三维培养芯片的第一端到达起始位置时，通过控制所述三维培养芯片第二端的所述第一驱动气囊的气压增加，使得所述三维培养芯片第二端升起，达到预设高度后，控制该第一驱动气囊的气压下降，使得所述三维培养芯片的第二端落下。
[0040]可选地，所述方法还包括：
[0041]分别向各所述培养室加入类器官活性检测试剂；
[0042]通过所述多个隔断件，分别控制对应的各所述培养室进行单独检测。
[0043]本专利技术的类器官三维培养系统及类器官组织培养方法，其驱动机构采用气动方式驱动器官三维培养芯片升降，该方式可以更加精准的控制芯片中液流体的高度差，从而可以驱使芯片内的流体流动，对类器官实现动态的培养和养分、气体交换，并提供类器官生长需要的流体剪切力环境。另外，通过所设置的该多个隔断结构件能够分别控制对应的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种类器官三维培养系统，其特征在于，包括三维培养芯片、隔断结构以及驱动机构；其中，所述三维培养芯片设置有多个微流体通道，每个所述微流体通道串设有多个培养室、以及分别与各所述培养室相连通的多个加样孔；所述隔断结构能够分别控制各所述培养室的微流体通道的通断；所述驱动机构包括第一承载层以及设置于所述第一承载层的第一驱动气囊，所述第一承载层上设置有所述三维培养芯片，所述第一驱动气囊与所述三维培养芯片抵接，以驱动所述三维培养芯片沿竖直方向摇摆。2.根据权利要求1所述的类器官三维培养系统，其特征在于，所述第一驱动气囊的数量为至少一个；所述至少一个第一控制气囊均位于所述三维培养芯片沿其长度方向的第一端，所述三维培养芯片沿其长度方向的第二端与所述第一承载层抵接。3.根据权利要求1所述的类器官三维培养系统，其特征在于，所述第一驱动气囊的数量为至少两个；其中至少一个所述第一驱动气囊位于所述三维培养芯片沿其长度方向的第一端，其余所述第一驱动气囊位于所述三维培养芯片沿其长度方向的第二端。4.根据权利要求1所述的类器官三维培养系统，其特征在于，所述隔断结构包括第二承载层和多个第二驱动气囊；所述第二承载层夹设于所述第一承载层与所述三维培养芯片之间，并且所述三维培养芯片与所述第二承载层接触的一侧为弹性侧；所述多个第二驱动气囊设置于所述第二承载层，所述第二驱动气囊与所述三维培养芯片的弹性侧抵接并与所述培养室的所述微流体通道相对应，以通过所述第二驱动气囊驱动所述弹性侧移动控制所述微流体通道的通断。5.根据权利要求4所述的类器官三维培养芯片，其特征在于，每个所述培养室对应至少一个所述第二驱动气囊；所述至少一个第二驱动气囊位于所述培养室的所述微流体通道的入口侧和/或出口侧。6.根据权利要求4所述的类器官三维培养系统，其特征在于，所述三维培养芯片在与所述第二驱动气囊对应的位置设置有孔道。7.根据权利要求6所述的类器官三维培养系统，其特征在于，所述孔道满足下述至少一项：所述孔道垂直于所述微流体通道；所述孔道的直径大于所述微流体通道的截面宽度；所述孔道的深度大于所述微流体通道的截面深度。8.根据权利要求1所述的类器官三维培养系统，其特征在于，所述隔断结构包括设置于所述三维培养芯片的加胶孔；所述加胶孔与对应的所述培养室的微流体通道相连通，以通过向所述微流体通道加胶控...

【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：