[发明专利]多胎胎盘血管吻合模型的微流控芯片、系统及使用方法

说明书

本发明公开了一种多胎胎盘血管吻合模型的微流控芯片、系统及使用方法。微流控芯片包括芯片本体，芯片本体上设有母体流体通道以及两个或两个以上的胎儿流体通道，母体流体通道与胎儿流体通道之间设有多孔膜，胎儿流体通道之间设有可连通或断开的连接通道。对双胞胎或三胞胎等多胞胎胎盘结构进行准确、完整地微型化重构，可以模拟两种不同的绒毛膜性双胞胎胎盘的微结构，能为当前双胞胎/多胞胎母胎屏障的研究及双胞胎特殊并发症的潜在病理生理机制研究提供代替模型；可模拟生理流动条件以实现双胞胎两胎儿与母体的血液对流运动；可改变流动条件以模拟绒毛间隙和胎儿毛细血管的异常血液流动环境及施予治疗措施前后的变化。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，特别是涉及一种多胎胎盘血管吻合模型的微流控芯片、系统及使用方法。

背景技术

双胎妊娠一直是围产医学和胎儿医学研究的重点，其自然妊娠过程及转归呈多样性，尤其是单绒毛膜双羊膜囊双胎，由于两个胎儿共用一个胎盘，胎盘之间存在1条以上的血管吻合，胎盘表浅部常存在双向血流的动脉-动脉、静脉-静脉吻合，胎盘深部的血管吻合往往呈单向血流，当缺乏表浅双向血流的补偿性血管吻合时会导致血流动力学失衡，故可出现较多且较严重的并发症，伴随围产儿发病率及死亡率的增加。研究双胎/多胎胎盘对双胎/多胎妊娠的早期诊断、个性化治疗的评估及预后等有重要意义。常规的体外和离体双胎/多胎模型多年来一直是研究正常和异常胎盘潜在机制的主流，出现了一些体外单胎模型，但是由于多胎/多胎之间的复杂性关系，并且体外细胞实验的静态性质与离体胎盘的快速衰老限制了它们生理相关性的研究，因此目前良好的双胎/多胎动物胎盘模型也仍未建立。

微流控是近年来备受关注的技术。通过精确控制和操控微尺度流体，尤指亚微米结构，将生物、化学、医学分析等基本操作集成到微米尺度的芯片上。流体在微流控芯片中展示了与宏观尺度不同的特殊性能，增加了体外模型的生物学复杂性和相关性。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成一个多学科交叉的崭新研究领域。目前，微流控器官芯片已开发了母胎界面免疫反应、胎盘摄取和运输、药物转运等方面的研究，但其应用局限于单胎母胎屏障，对于双胎/多胎胎盘母胎界面特殊结构及其潜在机制仍待探索。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种多胎胎盘血管吻合模型的微流控芯片、系统及使用方法。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种多胎胎盘血管吻合模型的微流控芯片，包括芯片本体，所述芯片本体上设有母体流体通道以及两个或两个以上的胎儿流体通道，所述母体流体通道与胎儿流体通道之间设有多孔膜，所述胎儿流体通道之间设有可连通或断开的连接通道。

上述技术方案：通过多孔膜实现母体与胎儿的流体和物质交换；通过连接通道模拟胎儿之间的胎盘浅表的双向血管吻合以及胎盘深部的单向血管吻合。通过微流控芯片对双胞胎或三胞胎等多胞胎胎盘结构进行准确、完整地微型化重构，可以模拟两种不同的绒毛膜性双胞胎胎盘的微结构，能为当前双胞胎/多胞胎的母胎屏障的研究及双胞胎/多胞胎特殊并发症的潜在病理生理机制研究提供代替模型；可允许代表同一母体的两个胎儿的两种循环在同一模型上培养以模拟双胞胎同一母体宫内环境，允许两种类型的胎盘结构在同一装置中培养以形成对照；可以模拟生理流动条件以实现双胞胎两胎儿与母体的血液对流运动，同一模型中的两胎儿之间的血液对流和/或单向流动；可以改变流动条件以模拟绒毛间隙和胎儿毛细血管的异常血液流动环境及施予治疗措施前后的变化。

在一种优选实施方式中，所述连接通道包括使胎儿流体通道间双向或多向互通的第一连接通道。

上述技术方案：通过第一连接通道准确模拟双胎/多胎胎盘浅表的双向（任意两个胎儿之间的）或多向（两个以上胎儿之间的）血管吻合情况。

在一种优选实施方式中，所述第一连接通道上设有第一阀门组件。

上述技术方案：便于控制第一连接通道的接通或断开，以便适配各种待模拟的病例。