一种无泵驱动液体灌注装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及生物技术领域，公开了一种无泵驱动液体灌注装置及方法，包括从上到下依次叠置为整体结构的顶层

【技术实现步骤摘要】
一种无泵驱动液体灌注装置及方法


[0001]本专利技术涉及生物医学
，具体涉及一种无泵驱动液体灌注装置及方法
。

技术介绍

[0002]细胞培养是生物研究的一个重要工具，一个多世纪以来，二维
2D
细胞培养物一直被用作体外模型，以研究细胞对来自生物物理和生物化学线索的刺激的反应
。
越来越多的证据表明，在某些情况下，
2D
系统可能导致细胞生物活性明显偏离体内反应
。
例如，癌症细胞的一些重要特征在
2D
培养中无法正确建模
。
与
2D
情况相比，三维（
Three
‑
Dimensional
，
3D
）细胞培养允许生物细胞在所有三维环境中生长或与周围环境互动
。
事实证明，在三维模型中生长的细胞更具有生理相关性，并在一些生物机制的研究中显示出改进，在许多情况下，
3D
培养平台已被证明更有能力在体内诱导所研究的特定过程的类细胞命运
。
相关研究的结果表明，将细胞周围细胞外基质（
ECM
）的维度从
2D
增加到
3D
可以显著影响细胞增殖
、
分化
、
机械反应和细胞存活
。
总的来说，随着技术的发展，
3D
平台将可能成为越来越有吸引力的
2D
细胞培养替代方案r/>。
[0003]传统的
3D
培养方式包括球体培养（
Spheroid culture
）
、
生物聚合物支架
、
预制
3D
打印支架
、
水凝胶
、
多层细胞薄片堆叠（
Cell sheets
）等，但这些
3D
培养方式均为静态
3D
培养，需要定期人为更换培养基以保持细胞的营养物质供应
。
器官芯片是利用微流控芯片技术在体外构建包含有多种细胞
、
功能组织界面
、
生物流体和机械力刺激等复杂因素的微缩人体器官模型
。
与传统
3D
培养方式不同，器官芯片中可以通过流道和腔室的设计，精确控制培养环境中的流体运动速度和流向，配合液流驱动力使芯片内的培养基产生流动，从而模拟体内血流
、
间质流等
。
为
3D
培养的细胞持续的更新和补充培养基，实现细胞的
3D
动态灌流培养
。
近年来，由于器官芯片可部分模拟体内器官微环境和功能，被广泛地应用于疾病模型构建
、
药物筛选和毒性测试等研究中
。
[0004]常规的器官芯片动态灌流培养其芯片本身只设计培养室
、
液体流道
、
进液口和出液口，不包含培养基储藏室，培养基置于外部的储液管中
。
需要蠕动泵提供液体流动动力，将培养基泵入芯片当中，实现对芯片内培养基的更新补充
。
整套灌流装置需要将储液管，蠕动泵，硅胶管，器官芯片等组件依次连接成一个封闭的循环管路
。
这样的装置在连接过程中易出现接头匹配度不好导致的管路漏液
、
易导致培养箱污染，流速控制不当易产生气泡等问题，整个灌流体系的稳定性很差
。
且尽管蠕动泵通常支持4～8通道同时灌流，但依照此方式搭建的灌流系统每增加一组灌流管路，其复杂程度成倍提升，管路间错综复杂易产生管路缠绕
、
打结，绞管等问题
。
[0005]目前有研究提出在实验中通过对芯片内通道结构进行特殊设计，芯片包括两个培养基储藏室和细胞培养室，培养室介于两个培养基储藏室中间，三者通过通道连接并构成连通器，通过摇床的摇摆运动使芯片内的液体随之摇晃，两个仓室的液面产生高低差，在连通器原理作用下，两个仓室的培养基相互流动，实现培养基的补充和更新，从而实现简单的器官芯片无泵动态灌流培养
。
但是这种方法仍需要一台摇床来为芯片提供液流动力，没有
完全摆脱对设备的依赖；摇床还会占据培养箱内宝贵的培养空间
。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术存在的问题提供一种无泵驱动液体灌注装置及方法
。
[0007]本专利技术采用的技术方案是：一种无泵驱动液体灌注装置，包括从上到下依次叠置为整体结构的顶层
、
第一中间层
、
第二中间层
、
第三中间层
、
第四中间层
、
第五中间层
、
第六中间层和底层；顶层上设置有用于向细胞培养室注液的细胞培养室进液口
、
用于向第一培养基储藏室注液的培养基储藏室进液口和与外界连通的液体蒸发室出口，液体蒸发室出口顶上覆有
0.22 μ
m
微孔滤膜；第一中间层上设置有第一培养基储藏室和液体蒸发室；第二中间层上设置有与第一培养基储藏室对应的第二培养基储藏室和连通缓冲仓
、
液体蒸发室的第一培养基通道；第三中间层上设置有与第一培养基储藏室对应的第三培养基储藏室和缓冲仓；第五中间层上设置有连通第三培养基储藏室和缓冲仓的第二培养基通道；第一培养基储藏室
、
第二培养基储藏室和第三培养基储藏室均连通，并与第二培养基通道连通；缓冲仓与第二培养基通道连通；缓冲仓通过第一培养基通道与液体蒸发室连通；第六中间层上设置有细胞培养室，细胞培养室上表面覆有微孔
PET
膜；细胞培养室通过微孔
PET
膜与第二培养基通道进行物质交换
。
[0008]进一步的，所述第四中间层上设置有培养基储藏室出液口和缓冲仓进液口；第三培养基储藏室通过的培养基储藏室出液口和第二培养基通道连通；缓冲仓通过设置在第四中间层上的缓冲仓进液口和第二培养基通道连通
。
[0009]进一步的，所述第一培养基通道主体为多条细长的长条形通道，进液端和出液端均呈圆弧形；一端连通缓冲仓，另一端连通液体蒸发室
。
[0010]进一步的，所述第二培养基通道主体为多条细长的长条形通道，进液端和出液端均呈圆弧形；一端连通培养基储藏室出液口，另一端连通缓冲仓进液口
。
[0011]进一步的，所述细胞培养室进液口依次穿过第一中间层
、
第二中间层
、
第三中间层
、
第四中间层
、
第五中间层连通细胞培养室
。
[0012]进一步的，所述细胞培养室进液口设置有两个，分别连通细胞培养室的进液通道和出液通道
。
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种无泵驱动液体灌注装置，其特征在于，包括从上到下依次叠置为整体结构的顶层（1）
、
第一中间层（2）
、
第二中间层（3）
、
第三中间层（4）
、
第四中间层（5）
、
第五中间层（6）
、
第六中间层（7）和底层（8）；顶层（1）上设置有用于向细胞培养室（
701
）注液的细胞培养室进液口（
102
）
、
用于向第一培养基储藏室（
201
）注液的培养基储藏室进液口（
101
）和与外界连通的液体蒸发室出口（
103
），液体蒸发室出口（
103
）顶上覆有
0.22 μ
m
微孔滤膜（9）；第一中间层（2）上设置有第一培养基储藏室（
201
）和液体蒸发室（
203
）；第二中间层（3）上设置有与第一培养基储藏室（
201
）对应的第二培养基储藏室（
301
）和连通缓冲仓（
403
）
、
液体蒸发室（
203
）的第一培养基通道（
303
）；第三中间层（4）上设置有与第一培养基储藏室（
201
）对应的第三培养基储藏室（
401
）和缓冲仓（
403
）；第五中间层（6）上设置有连通第三培养基储藏室（
401
）和缓冲仓（
403
）的第二培养基通道（
601
）；第一培养基储藏室（
201
）
、
第二培养基储藏室（
301
）和第三培养基储藏室（
401
）均连通，并与第二培养基通道（
601
）连通；缓冲仓（
403
）与第二培养基通道（
601
）连通；缓冲仓（
403
）通过第一培养基通道（
303
）与液体蒸发室（
203
）连通；第六中间层（7）上设置有细胞培养室（
701
），细胞培养室（
701
）上表面覆有微孔
PET
膜（
10
）；细胞培养室（
701
）通过微孔
PET
膜（
10
）与第二培养基通道（
601
）进行物质交换
。2.
根据权利要求1所述的一种无泵驱动液体灌注装置，其特征在于，所述第四中间层（5）上设置有培养基储藏室出液口（
501
）和缓冲仓进液口（
503
）；第三培养基储藏室（
401
）通过的培养基储藏室出液口（
501
）和第二培养基通道（
601
）连通；缓冲仓（
403
）通过设置在第四中间层（5）上的缓冲仓进液口（
503
）和第二培养基通道（
601
）连通
。3.
根据权利要求1所述的一种无泵驱动液体灌注装置，其特征在于，所述第一培养基通道（
303
）主体为多条细长的长条形通道，进液端和出液端均呈圆弧形；一端连通缓冲仓（
403
），另一端连通液体蒸发室（
203
）
。4.
根据权利要求2所述的一种无泵驱动液体灌注装置，其特征在于，所述第二培养基通道（...

【专利技术属性】
技术研发人员：王书崎，吴迪，武国华，颜小皓，周煜森，胡文琪，
申请(专利权)人：四川迪亚生物科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：