一种复合器官芯片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及组织工程技术领域，特别涉及一种复合器官芯片及其制备方法和应用。本发明专利技术提供了一种复合器官芯片，包括由上到下依次组合的第一功能层、第二功能层和第三功能层，第一功能层中第一气腔通道组设置在第一通道组的两侧，第二功能层中第二气腔通道组与第一气腔通道组相通，微孔层组与第一通道组位置对应，第三功能层中第三气腔通道组设置在第二通道组的两侧，第三气腔通道组与第二气腔通道组相通，第二通道组与微孔层组位置对应；实现了模拟体内呼吸作用，同时实现了对支气管

【技术实现步骤摘要】
一种复合器官芯片及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及组织工程
，特别涉及一种复合器官芯片及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]为了更好地研究病毒或药物的传播及作用，体外组织/器官模型的研究受到了越来越多的重视。微流控器官芯片是基于微芯片制造技术设计出的多通道微流体细胞培养设备，可通过在连续灌流的微米级腔道中培养细胞，经过长时间的流体力学作用，高度模拟体内组织和器官的生理功能，与静态三维培养相比，微系统工程构建的器官芯片可实现与传感器的集成使用，能精准监测微量变化的生理指标，以实现高通量、自动化、实时多指标的检测目的；与常用的动物模型相比，其模型构建耗短、与人体特性更接近、不会违背伦理道德，可广泛使用。因此，随着微工程的快速发展，微流控器官芯片以其能高度模拟体内组织/器官微环境、便捷测定生理参数等优点，在体外组织/器官构建研究上得到了广泛的开发和运用。
[0003]但是现有技术中微流控器官芯片大多都是用于模拟单细胞之间传播作用，无法模拟病毒或药物在复杂组织之间的传播和作用。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种复合器官芯片及其制备方法和应用，该复合器官芯片能模拟病毒或药物通过空气进入人体内后在人体呼吸道和肺泡内传播和作用情况。
[0005]本专利技术第一方面提供了一种复合器官芯片，包括：由上到下依次组合的第一功能层、第二功能层和第三功能层；
[0006]所述第一功能层包括第一气腔通道组和第一通道组，所述第一气腔通道组设置在所述第一通道组的两侧；
[0007]所述第二功能层包括第二气腔通道组和微孔层组，所述第二气腔通道组设置在所述微孔层组的两侧；
[0008]所述第二气腔通道组与所述第一气腔通道组相通，所述微孔层组与所述第一通道组位置对应；
[0009]第三功能层包括第三气腔通道组和第二通道组，所述第三气腔通道组设置在所述第二通道组的两侧；
[0010]所述第三气腔通道组与所述第二气腔通道组相通，所述第二通道组与所述微孔层组位置对应。
[0011]优选地，所述第一通道组包括第一分通道和第二分通道，所述第一分通道和第二分通道连通；
[0012]所述微孔层组包括第一微孔层和第二微孔层，所述第一微孔层与所述第一分通道位置对应，所述第二微孔层与所述第二分通道位置对应。
[0013]优选地，所述第一气腔通道组包括第一气腔通道、第二气腔通道、第三气腔通道和第四气腔通道；
[0014]所述第一气腔通道和所述第二气腔通道对称设置在所述第一分通道的两侧，所述第三气腔通道和所述第四气腔通道对称设置在所述第二分通道的两侧；
[0015]所述第二气腔通道组包括第五气腔通道、第六气腔通道、第七气腔通道和第八气腔通道，所述第五气腔通道与所述第一气腔通道连通，所述第六气腔通道与所述第二气腔通道连通，所述第七气腔通道与所述第三气腔通道连通，所述第八气腔通道与所述第四气腔通道连通；
[0016]所述第五气腔通道和所述第六气腔通道对称设置在所述第一微孔层的两侧，所述第七气腔通道和所述第八气腔通道对称设置在所述第二微孔层的两侧；
[0017]所述第三气腔通道组包括第九气腔通道、第十气腔通道、第十一气腔通道和第十二气腔通道，所述第九气腔通道与所述第五气腔通道连通，所述第十气腔通道与所述第六气腔通道连通，所述第十一气腔通道与所述第七气腔通道连通，所述第十二气腔通道与所述第八气腔通道连通；
[0018]所述第九气腔通道和所述第十气腔通道对称设置在所述第二通道组与所述第一微孔层位置对应部分的两侧，所述第十一气腔通道和所述第十二气腔通道对称设置在所述第二通道组与所述第二微孔层位置对应部分的两侧。
[0019]优选地，所述第一分通道设有第一入口和第一出口，所述第一入口和第一出口分别设置在所述第一分通道的两侧；
[0020]所述第二分通道设有第二入口和第二出口，所述第二入口和第二出口分别设置在所述第二分通道的两侧。
[0021]优选地，所述第二通道组设有第三出口和第三入口，所述第三入口和所述第三出口分别设置在所述第二通道组的两侧。
[0022]优选地，所述微孔层组为聚氨酯材料；
[0023]所述第一气腔通道组、第一通道组、第二气腔通道组、第三气腔通道组和第二通道组的管道壁均为聚二甲基硅氧烷材料。
[0024]优选地，所述第一气腔通道组和所述第一通道组的通道间隙为65
‑
85μm，所述第二气腔通道组和所述微孔层组的通道间隙为65
‑
85μm，所述第三气腔通道组和第二通道组的通道间隙为65
‑
85μm。
[0025]更为优选地，所述第一气腔通道组和所述第一通道组的通道间隙为70μm，所述第二气腔通道组和所述微孔层组的通道间隙为70μm，所述第三气腔通道组和第二通道组的通道间隙为70μm。
[0026]本专利技术第二方面提供了一种复合器官芯片的制备方法，包括以下步骤：
[0027]通过光刻技术得到第一功能层和第三功能层的模具，采用聚二甲基硅氧烷预聚体混合物浇注在所述第一功能层和所述第三功能层的模具上，形成第一功能层和第三功能层；
[0028]使用聚氨酯制备静电纺丝薄膜，采用静电纺丝薄膜制备第二功能层；
[0029]依次组装第一功能层、第二功能层、第三功能层。
[0030]本专利技术第三方面提供了一种复合器官芯片在模拟病毒在人体呼吸道和肺泡扩散
中应用。
[0031]优选地，所述模拟病毒在人体呼吸道和肺泡扩散中的方法，包括：
[0032]在所述第一分通道接种气管上皮细胞；
[0033]在所述第二分通道接种肺泡上皮细胞；
[0034]在所述第二通道接种微血管内皮细胞；
[0035]对第一通道组通入气体，对所述第二通道组通入培养基。
[0036]更为优选地，所述模拟病毒在人体呼吸道和肺泡扩散中的方法，包括：
[0037]将人正常肺泡上皮细胞、微血管内皮细胞和气管上皮细胞进行培养；
[0038]采用胰蛋白酶消化人正常肺泡上皮细胞、微血管内皮细胞和气管上皮细胞，生成相应的细胞悬液；
[0039]将器官芯片通入75％酒精灭菌15分钟后放入烘箱中60℃烘干，再将器官芯片放置在紫外下照射30分钟；
[0040]向器官芯片中第一功能层的第一分通道中注入鼠尾I型胶原溶液；
[0041]向第二功能层通入微血管内皮细胞悬液，倒置器官芯片，使其贴壁；
[0042]向第一功能层通入气管上皮细胞悬液，向第二功能层通入肺泡上皮细胞悬液，培养贴壁；
[0043]向第二分通道持续通入新鲜细胞培养液，同时持续向第一通道入口通入新鲜空气，形成气体
‑
血液细胞屏障；
[0044]将病毒悬液从第一功能层的第一通孔通入上述器官芯片，观察病毒情况。
[0045]从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合器官芯片，其特征在于，包括：由上到下依次组合的第一功能层、第二功能层和第三功能层；所述第一功能层包括第一气腔通道组和第一通道组，所述第一气腔通道组设置在所述第一通道组的两侧；所述第二功能层包括第二气腔通道组和微孔层组，所述第二气腔通道组设置在所述微孔层组的两侧；所述第二气腔通道组与所述第一气腔通道组相通，所述微孔层组与所述第一通道组位置对应；第三功能层包括第三气腔通道组和第二通道组，所述第三气腔通道组设置在所述第二通道组的两侧；所述第三气腔通道组与所述第二气腔通道组相通，所述第二通道组与所述微孔层组位置对应。2.根据权利要求1所述的复合器官芯片，其特征在于，所述第一通道组包括第一分通道和第二分通道，所述第一分通道和第二分通道连通；所述微孔层组包括第一微孔层和第二微孔层，所述第一微孔层与所述第一分通道位置对应，所述第二微孔层与所述第二分通道位置对应。3.根据权利要求2所述的复合器官芯片，其特征在于，所述第一气腔通道组包括第一气腔通道、第二气腔通道、第三气腔通道和第四气腔通道；所述第一气腔通道和所述第二气腔通道对称设置在所述第一分通道的两侧，所述第三气腔通道和所述第四气腔通道对称设置在所述第二分通道的两侧；所述第二气腔通道组包括第五气腔通道、第六气腔通道、第七气腔通道和第八气腔通道，所述第五气腔通道与所述第一气腔通道连通，所述第六气腔通道与所述第二气腔通道连通，所述第七气腔通道与所述第三气腔通道连通，所述第八气腔通道与所述第四气腔通道连通；所述第五气腔通道和所述第六气腔通道对称设置在所述第一微孔层的两侧，所述第七气腔通道和所述第八气腔通道对称设置在所述第二微孔层的两侧；所述第三气腔通道组包括第九气腔通道、第十气腔通道、第十一气腔通道和第十二气腔通道，所述第九气腔通道与所述第五气腔通道连通，所述第十气腔通道与所述第六气腔通道连通，所述第十一气腔通道与所述第七气腔通道连通，所述第十二气腔通道与所述第八气腔通道连通；所述第九气腔通道和所述第十气腔通道对称设置在所述第二通道组与所述第一微孔层位置对应部分的两侧，所述第十一气腔通道和所述第十二气腔通道对称设置在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄璐，李腾云，龚晨曦，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：