[发明专利]一种实现二维、三维交叉共培养的肝脏微流控芯片及其应用

说明书

本发明涉及微流控技术领域，一种实现二维、三维交叉共培养的肝脏微流控芯片及其应用，其中微流控芯片包括上层盖板、上层基板、上层多孔膜、中间层基板、下层多孔膜、下层基板及下层盖板，所述上层基板上设置有上层基板培养腔室，下层基板上设置有下层基板培养腔室，所述上层多孔膜、中间层基板及下层多孔膜设置有中间层基板培养腔室，本发明在芯片上可实现多种细胞的二维、三维交叉共培养，进而模拟肝脏等器官的体外培养；芯片上培养室大小可变，可以获得不同数量的细胞样本，进而可进行灵活的分子生物学的测试，譬如RT‑PCR,Western‑blot，此外，该肝脏芯片可以用于药物的肝毒性的筛选和保肝药物的活性评价。

技术领域

本发明涉及一种实现二维、三维交叉共培养的肝脏微流控芯片及其应用，属于微流控技术领域。

背景技术

微流控芯片(Microfluidics)又称芯片实验室(Lab-on-a-chip)，是在微米量级空间操控流体的一种科学与技术，可把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。是21世纪最为重要的前沿技术之一，被认为是解决创新药物、化妆品和保健品研发成本过高、周期过长等关键问题，革新原有技术体系的关键技术，正面临着重大的发展机遇和挑战。

器官微流控芯片(Organ on a chip)是微流控芯片的一个亚类，已被业界公认为当今对哺乳动物细胞及其微环境进行精准操控的主流平台。它是在一块几平方厘米薄片内培养一种或多种功能细胞，从而模拟器官的一种仿生技术，器官芯片里的“器官”非常微小，但是具备真实器官的基本生理功能。微流控芯片在体外构建模拟器官具有以下优势：1.微流控芯片内单元构件的微纳米尺度使它能够同时容纳分子，细胞，组织，甚至器官；2.芯片特殊的流体精准操控体系使得它能同时测量物理量，化学量和生物量，兼有体积小、消耗低、高通量等特点；3.芯片内能够同时培养器官所包含的多种细胞，而且细胞的空间排列可以模仿器官的生理结构；4.它可以重建器官在体内的生理环境，比如流体剪切力、信号分子浓度梯度。可以说器官芯片从“组成”、“结构”和“环境”三方面对器官进行了模拟，仿真程度很高。

人体器官的微结构中细胞的生长方式和状态是各不相同的，例如，毛细血管壁细胞由单层的内皮细胞组成，细胞外包裹着薄层的基底膜，而肿瘤等细胞生长于三维条件下，细胞与细胞间相互紧密联系，形成一个三维整体，血液中的营养物质或养分透过二维生长的血管内皮到达三维生长的肿瘤组织。而传统细胞体外培养模型只能形成仅二维或仅三维的细胞生长形式，无法满足体外二维、三维交叉共培养的需求。