【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及类器官培养，尤其涉及一种血管化类器官芯片及血管化类器官。
技术介绍
1、类器官由于其具备的自我更新和自组织能力，并表现出与起源组织相似的器官功能，能更好地用于模拟器官组织的发生过程及生理病理状态，因而在基础研究以及临床诊疗方面具有广阔的应用前景。从2009年荷兰科学家hans clevers实验室培育出首个肠道类器官，经过十余年的发展，类器官现今已作为一种优质的体外模型用于临床前癌症的治疗检测及药物药效和毒性测试，并逐渐走向肿瘤癌症基础研究和临床治疗的中央舞台，此外，不少实验室及企业致力于肿瘤类类器官生物库的建立使生理学相关的药物筛选成为可能。然而，目前的类器官培养相较于人体正常组织器官的生理环境由于缺乏血管结构而无法长期培养，在类器官体积增长至一定大小时会出现因培养基及氧气，营养物质等无法进入而导致的类器官中心细胞坏死现象。此外，血管化使类器官模型更能模拟体内微环境，与免疫细胞共培养可模拟体内免疫微环境。
2、利用生物3d打印技术及微流控芯片等技术可实现体外血管系统的重建，目前已有不少研究者基于此两项技术实现基于水凝胶的体外三维血管网络构建。但3d打印技术构建的血管网络主要由人为设计，与人体本身血管网络存在一定的差别。基于微流控芯片的三维血管网络由细胞自发形成，与体内血管具有形态结构的高度相似性，但是现有的芯片基本采用微柱结构限制凝胶的空间分布，此结构由于微柱结构本身会占据一部分空间，导致细胞与培养基的接触面积减少，此外，微柱结构也可能挡住自发形成的血管结构端口，影响血管灌注。同时现有的微流控血管化芯
3、因此，亟需提供一种血管化类器官芯片以解决上述技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术提供了一种血管化类器官芯片及血管化类器官，所述血管化类器官芯片基于流体限位结构可增大细胞与培养基的接触面，通过流体刺激促进血管网络自发生成，进而得到血管化类器官模型。本专利技术为类器官血管化体外模型构建提供了可行方法，模拟了更仿生的体内微环境，同时得到的模型也可用于免疫共培养、血管新生等研究。
2、为此，本专利技术第一方面提供了一种血管化类器官芯片，所述血管化类器官芯片包括依次设置的储液层、细胞培养层和基底层；
3、其中，所述储液层设置至少一个通孔单元，每个所述通孔单元包括依次排列的第一通孔、第二通孔和第三通孔，相邻通孔的直径呈相异设置；
4、所述细胞培养层设置至少一个培养单元，所述培养单元与所述通孔单元一一对应，每个所述培养单元包括依次排列的第一微孔、第二微孔和第三微孔，所述第一微孔、第二微孔和第三微孔分别与所述第一通孔、第二通孔和第三通孔一一对应，所述第二微孔底部形成目标高度的间隙以形成通道，所述第一微孔、第二微孔和第三微孔通过所述通道实现联通。
5、本专利技术提供了一种基于流体限位结构的血管化类器官芯片，该结构可增大细胞与培养基的接触面，通过流体刺激促进血管网络自发生成，得到血管化类器官芯片模型。该血管化类器官芯片解决了以下问题：
6、1)解决了目前芯片大多采用微柱阵列等微结构来控制水凝胶空间分布，进而造成非均匀或非充分的流体刺激问题；2)解决了现有封闭式芯片样品难以取出以及后续分析手段受限的问题；3)解决了封闭式芯片只能手动操作难以匹配自动化加样设备的问题，4)本芯片结构设计避免了由于对准键合中的误差而造成的芯片结构性差异。
7、根据本专利技术的实施例，所述储液层、细胞培养层和基底层的厚度比为(20-50):2:1。
8、根据本专利技术的实施例，所述储液层的厚度为5-10mm。由此满足培养基的需求量。
9、根据本专利技术的实施例，所述细胞培养层的厚度为0.2-1mm。由此便于水凝胶材料的灌注，避免出现凝胶材料粘附于孔壁而无法铺满孔底部的情况。
10、根据本专利技术的实施例，所述基底层的厚度为0.1-0.5mm。由此便于后续通过显微镜观察。
11、根据本专利技术的实施例，所述细胞培养层的厚度与所述目标高度的比为(1.2-1.5):1。由此满足第二微孔中的血管化细胞和/或类器官细胞与凝胶混合物不会溢出至两侧流道中。
12、根据本专利技术的实施例，所述目标高度为200-500μm。
13、根据本专利技术的实施例，所述第二微孔的周缘底部具有楔形结构以形成目标高度的间隙，所述楔形结构的宽度沿着所述储液层到所述基底层方向逐渐缩小。
14、根据本专利技术的实施例，所述第一通孔和/或所述第三通孔的直径大于所述第二通孔。由此满足培养基的需求量。
15、根据本专利技术的实施例，所述第一通孔和所述第三通孔的直径相同。
16、根据本专利技术的实施例，所述第二微孔的直径小于所述第二通孔的直径。由此使得血管化细胞和/或类器官细胞与水凝胶混合物集中在第二微孔中，避免由于表面张力的影响，在添加血管化细胞和/或类器官细胞与水凝胶混合物时出现凝胶黏附在孔壁上无法填充整个微孔。同时也减少了水凝胶材料的使用量，节约成本。
17、根据本专利技术的实施例，所述第一通孔、第二通孔、第三通孔的直径比为8:5:8。
18、根据本专利技术的实施例，所述第一通孔的直径为8mm，所述第二通孔的直径为5mm，所述第三通孔的直径为8mm。
19、根据本专利技术的实施例，所述第二微孔的直径为2mm。
20、根据本专利技术的实施例，所述细胞培养层与所述基底层相接触。
21、根据本专利技术的实施例，所述储液层的材质为pmma、ps、coc中的一种或多种。
22、根据本专利技术的实施例，所述细胞培养层的材质为pmma、ps、pc中的一种或多种。
23、根据本专利技术的实施例，所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种血管化类器官芯片，其特征在于，所述血管化类器官芯片包括依次设置的储液层、细胞培养层和基底层；
2.根据权利要求1所述的血管化类器官芯片，其特征在于，所述储液层、细胞培养层和基底层的厚度比为(20-50):2:1；
3.根据权利要求1所述的血管化类器官芯片，其特征在于，所述第一通孔和/或所述第三通孔的直径大于所述第二通孔；
4.根据权利要求1所述的血管化类器官芯片，其特征在于，所述细胞培养层与所述基底层相接触。
5.根据权利要求1所述的血管化类器官芯片，其特征在于，所述储液层的材质为PMMA、PS、COC中的一种或多种；
6.权利要求1-5任一项所述的血管化类器官芯片在制备血管模型或血管化类器官中的应用。
7.一种血管模型的制备方法，其特征在于，所述制备方法采用权利要求1-5任一项所述的血管化类器官芯片，包括将血管化细胞与水凝胶材料混合后注入所述第二通孔，分别向所述第一通孔与第三通孔中的至少一个和所述第二通孔注入培养基，进行培养。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述血管化细胞
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括将所述血管化类器官芯片置于流体剪切力细胞培养自动化装置或半自动化装置。
10.一种血管化类器官的制备方法，其特征在于，所述制备方法采用权利要求1-5任一项所述的血管化类器官芯片，包括将血管化细胞、类器官与水凝胶材料混合后注入所述第二通孔，分别向所述第一通孔与第三通孔中的至少一个和所述第二通孔注入培养基，进行培养。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述血管化细胞包括人脐静脉内皮细胞、人肺成纤维细胞；
12.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括将所述血管化类器官芯片置于流体剪切力细胞培养自动化装置或半自动化装置。
13.一种血管模型，其特征在于，所述血管模型通过权利要求7-9任一项所述的制备方法得到。
14.一种血管化类器官，其特征在于，所述血管化类器官通过权利要求10-12任一项所述的制备方法得到。
15.权利要求13所述的血管模型或权利要求14所述的血管化类器官在药物筛选中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种血管化类器官芯片，其特征在于，所述血管化类器官芯片包括依次设置的储液层、细胞培养层和基底层；
2.根据权利要求1所述的血管化类器官芯片，其特征在于，所述储液层、细胞培养层和基底层的厚度比为(20-50):2:1；
3.根据权利要求1所述的血管化类器官芯片，其特征在于，所述第一通孔和/或所述第三通孔的直径大于所述第二通孔；
4.根据权利要求1所述的血管化类器官芯片，其特征在于，所述细胞培养层与所述基底层相接触。
5.根据权利要求1所述的血管化类器官芯片，其特征在于，所述储液层的材质为pmma、ps、coc中的一种或多种；
6.权利要求1-5任一项所述的血管化类器官芯片在制备血管模型或血管化类器官中的应用。
7.一种血管模型的制备方法，其特征在于，所述制备方法采用权利要求1-5任一项所述的血管化类器官芯片，包括将血管化细胞与水凝胶材料混合后注入所述第二通孔，分别向所述第一通孔与第三通孔中的至少一个和所述第二通孔注入培养基，进行培养。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述血管化细胞包括人脐静脉内皮...
【专利技术属性】
技术研发人员：田甜，王思思，赵蓉，
申请(专利权)人：丹望医疗科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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