[发明专利]一种器官芯片及其应用

说明书

本发明公开一种器官芯片及其应用，所述芯片包括：多细胞共培养结构和浓度梯度结构，所述浓度梯度结构用于向所述多细胞共培养结构提供预设浓度梯度的液体；所述多细胞共培养结构包括多个细胞培养单元和与所述多个细胞培养单元相对应的液体收集室，所述液体收集室用于收集相对应细胞培养单元排出的液体；所述浓度梯度结构包括平行设置的第一通道和第二通道，所述第一通道上引出间隔设置的多个第一子通道，所述多个第一子通道的出口与所述第二子通道连接，所述第二通道在相邻两个第一子通道之间引出第二子通道，所述第二子通道的出口与所述多个细胞培养单元连接。本发明可实现肝细胞的共培养来模拟体内微环境，从而使药物筛选的结果更准确可靠。

技术领域

本发明涉及微流控器官芯片技术领域，特别涉及一种一种器官芯片及其应用。

背景技术

器官芯片为微流控器官芯片的简称，是一种多通道，包含有连续灌流腔室的三维细胞培养装置，由两部分组成，一部分为由芯片和细胞按照自然器官的比例和顺序搭建的本体，另一部分包括相应器官周边的细胞，分泌物和物理力组成的微环境。随着现代医学和现代药理学的发展，采用动物的组织，器官制备的药物筛选模型越来越多，如离体血管实验，心脏灌流实验，组织培养实验等方法。但此种模型规模小，效率低，反应药物作用有限，对样品的需求量较大，不易实现一药多筛，此外，人工操作技术要求高等也是影响其在药物筛选中应用的主要原因之一。

目前，器官芯片经过近10年的发展，多种人体器官芯片，如：肝芯片、肺芯片、肠芯片、肾芯片、血管芯片、心脏芯片等已被开发出来，但大多芯片为单一种类的细胞二维培养，与自然器官的体内微环境还具有较大的差距，用于药物筛选很难得出与体内测试相似或相同的结果，且芯片内细胞多为封闭式培养，限制了药物筛选过程中的细胞及蛋白的分析检测。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种器官芯片及其应用。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种器官芯片，所述芯片包括：

多细胞共培养结构和浓度梯度结构，所述浓度梯度结构用于向所述多细胞共培养结构提供预设浓度梯度的液体；

所述多细胞共培养结构包括多个细胞培养单元和与所述多个细胞培养单元相对应的液体收集室，所述液体收集室用于收集相对应细胞培养单元排出的液体；

所述浓度梯度结构包括平行设置的第一通道和第二通道，所述第一通道上引出间隔设置的多个第一子通道，所述多个第一子通道的出口与所述第二子通道连接，所述第二通道在相邻两个第一子通道之间引出第二子通道，所述第二子通道的出口与所述多个细胞培养单元连接。

优选地，所述多个细胞培养单元中的每个细胞培养单元包括至少一个细胞培养小室，相邻所述细胞培养小室之间设置有连接通道。

优选地，所述至少一个细胞培养小室中的每个细胞培养小室被中间膜分隔成上下两层腔室；各细胞培养小室的上层腔室位于芯片的上层PMMA层，且各细胞培养小室的上层腔室之间设置有连接通道；

各细胞培养小室的下层腔室位于芯片的下层PMMA层，且各细胞培养小室的之间设置有连接通道。

优选地，每个细胞培养单元中左侧细胞培养小室的上层腔室与一个所述第二子通道的出口连接；

每个细胞培养单元中右侧细胞培养小室的下层腔室与所述细胞培养单元相对应的所述液体收集室连接。

优选地，所述中间膜为PET薄膜。

优选地，所述第一通道为人脐静脉内皮细胞的培养基通道或磷酸盐缓冲溶液通道，所述第二通道为药物通道。

优选地，所述每个细胞培养单元的细胞培养小室为两端敞口结构，所述两端敞口结构与3D细胞打印机相匹配，用于实现细胞的3D打印培养。