【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于骨细胞培养的，尤其涉及一种微流体骨类器官芯片的构建方法，以及根据这种方法的微流体骨类器官芯片的构建装置。
技术介绍
1、传统理论认为，调控骨代谢主要通过直接调控成骨细胞、破骨细胞完成，即“二元调控”学说，该理论支配研究与临床工作30余年。在骨组织修复过程中，成骨细胞、破骨细胞和骨微循环内皮细胞（bmec）之间通过信号分子联系在一起，相互影响。成骨和成血管之间存在紧密的时间和空间联系，被称为“成骨和成血管偶联”。近年来的研究发现，破骨前体细胞分泌的相关生物活性因子在偶联血管生成和骨形成过程中发挥重要作用。破骨细胞前体细胞由骨髓中的造血干细胞生成，许多细胞因子或生长因子可直接或间接地诱导破骨细胞前体细胞形成破骨细胞介导骨吸收。破骨前体细胞是促进骨特异性血管生成并维持成骨细胞、破骨细胞正常功能的关键细胞，建立和验证了基于破骨前体细胞的血管生成、成骨细胞、破骨细胞的“三元调控理论”学说。
2、与传统的成骨细胞、破骨细胞“二元调控理论”不同，三元调控理论认为骨组织中的血管生成也在骨形成中发挥重要作用，形成了血管生成-成骨-破骨的三元调控机制。研究认为，破骨前体细胞分泌的相关生物活性因子通过募集epcs和mscs促进血管生成，从而起到调控骨形成的作用。这一新兴的研究成果对如骨质疏松、骨坏死及代谢性骨病等骨病的治疗具有重要的指导意义。但现如今，如何对三元调控机制进行可控的、可视的人工干预仍是一个挑战。
3、目前针对探讨成骨和成血管偶联调节机制仅有基于动物模型及“传统二维培养”的研究。由于动物实验的长实验周
技术实现思路
1、为克服现有技术的缺陷，本专利技术要解决的技术问题是提供了一种微流体骨类器官芯片的构建方法，其能够连续观测不同外界因素对基于骨血管生成-骨吸收-骨形成偶联的“三元调控理论”的骨组织结构的影响，可使用户直接观察到多种细胞间的相互作用关系，可以使所用试剂在芯片中呈现浓度梯度分布，从而更加直观、简便地观察到不同浓度的试剂对细胞所产生的影响。
2、本专利技术的技术方案是：这种微流体骨类器官芯片的构建方法，包括以下步骤：
3、（1）搭建可视化三维细胞培养平台，用于连续观测不同外界因素对其的影响，使用户直接观察到多种细胞间的相互作用关系；
4、（2）芯片中设计微流体通道，使所用试剂在芯片中呈现浓度梯度分布；
5、（3）加入含有成骨细胞、破骨细胞及血管内皮细胞的3种生物墨水bioink，使得芯片中存在成骨细胞区、破骨细胞区、血管内皮细胞区，成骨-破骨双细胞区、成骨-血管内皮双细胞区、破骨血管内皮双细胞区，成骨-破骨-血管内皮细胞三细胞区，以便满足对芯片中三种细胞成分单独、两两以及整体反映的观察。
6、本专利技术搭建可视化三维细胞培养平台，用于连续观测不同外界因素对其的影响，使用户直接观察到多种细胞间的相互作用关系，在芯片中设计微流体通道，使所用试剂在芯片中呈现浓度梯度分布，加入含有成骨细胞、破骨细胞及血管内皮细胞的3种生物墨水bioink，使得芯片中存在成骨细胞区、破骨细胞区、血管内皮细胞区，成骨-破骨双细胞区、成骨-血管内皮双细胞区、破骨血管内皮双细胞区，成骨-破骨-血管内皮细胞三细胞区，以便满足对芯片中三种细胞成分单独、两两以及整体反映的观察；因此能够连续观测不同外界因素对基于骨血管生成-骨吸收-骨形成偶联的 “三元调控理论”的骨组织结构的影响，可使用户直接观察到多种细胞间的相互作用关系，可以使所用试剂在芯片中呈现浓度梯度分布，从而更加直观、简便地观察到不同浓度的试剂对细胞所产生的影响。
7、还提供了一种微流体骨类器官芯片的构建装置，该装置包括：
8、顶层1，其是一块平板，封闭装置的上方；
9、进液口层3，在左右边缘分别设置第一左进液口10、第一右进液口11，二者呈中心对称且具有一定的容积来储存细胞培养液，在进液口层的中心设置中心孔14，其分别通过第一左通道12、第一右通道13连通第一左进液口、第一右进液口，在中心孔的周围有呈正等边三角形分布的三个第二进液口15、16、17，第二进液口装入生物墨水；
10、支撑层5，由对称正多边形培养槽18构成，培养槽在下方围住第二进液口，生物墨水进入支撑层后固化，细胞在本层生长；
11、第一下夹层6，分别在左右边缘对称设置一个第二大圆孔，在中心周围设置呈倒等边三角形的三个小圆孔；
12、出液口层7，分别在左右边缘对称设置与第二大圆孔相通的左废液口22、右废液口23，在层板中心的周围设置不与第二进液口位于同一垂直平面的出液口19、20、21，通过流出通道24、25、26、27连通出液口和废液口，通过出液口通道28、29、30连通出液口；
13、底层9，其是一块平板，封闭装置的上方。
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1.微流体骨类器官芯片的构建方法，其特征在于：其包括以下步骤：
2.微流体骨类器官芯片的构建装置，其特征在于：其包括：
3.根据权利要求2所述的微流体骨类器官芯片的构建装置，其特征在于：该装置还包括第一上夹层（2），其设置在顶层与进液口层之间，在层板的左右边缘各设置一个第一大圆孔，层板中心的周围设置呈正等边三角形的三个第一小圆孔，第一进液口与第一大圆孔相通，第二进液口与第一小圆孔相通。
4.根据权利要求3所述的微流体骨类器官芯片的构建装置，其特征在于：该装置还包括第二上夹层（4），其与第一上夹层的结构相同，设置在进液口层和支撑层之间，封闭第一左右通道。
5.根据权利要求4所述的微流体骨类器官芯片的构建装置，其特征在于：该装置还包括第一下夹层（6），在层板的左右边缘各设置一个第二大圆孔，在层板中心的周围设置不与第二进液口位于同一垂直平面的三个第二小圆孔，正多边形培养槽、第二小圆孔、出液口相通，第二大圆孔、废液口相通。
6.根据权利要求5所述的微流体骨类器官芯片的构建装置，其特征在于：第二小圆孔为在层板中心周围呈倒等边三角形
7.根据权利要求6所述的微流体骨类器官芯片的构建装置，其特征在于：正多边形培养槽的形状为正六边形。
8.根据权利要求7所述的微流体骨类器官芯片的构建装置，其特征在于：该装置还包括第二下夹层（8），在层板的左右边缘各设置一个第三大圆孔，分别与废液口相通。
...【技术特征摘要】
1.微流体骨类器官芯片的构建方法，其特征在于：其包括以下步骤：
2.微流体骨类器官芯片的构建装置，其特征在于：其包括：
3.根据权利要求2所述的微流体骨类器官芯片的构建装置，其特征在于：该装置还包括第一上夹层（2），其设置在顶层与进液口层之间，在层板的左右边缘各设置一个第一大圆孔，层板中心的周围设置呈正等边三角形的三个第一小圆孔，第一进液口与第一大圆孔相通，第二进液口与第一小圆孔相通。
4.根据权利要求3所述的微流体骨类器官芯片的构建装置，其特征在于：该装置还包括第二上夹层（4），其与第一上夹层的结构相同，设置在进液口层和支撑层之间，封闭第一左右通道。
5.根据权利要求4所述的微流体骨类器...
【专利技术属性】
技术研发人员：高福强，李俊佑，孙伟，刘天洋，王卫国，李子荣，
申请(专利权)人：中日友好医院中日友好临床医学研究所，
类型：发明
国别省市：
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