[发明专利]一种仿生血管芯片及其应用

说明书

本发明公开了一种仿生血管芯片及其应用，涉及医用血管领域。该仿生血管芯片通过3D打印制备出微流控芯片模板，再采用PDMS对微流控芯片模板进行倒模、脱模和封接，得到PDMS微流控芯片；本发明采用冬凌草甲素对PDMS微流控芯片接枝改性，制得的改性PDMS微流控芯片具有良好的力学性能、生物相容性；然后将微流控芯片进行血管化培养，得到仿生血管芯片；该仿生血管芯片可以使细胞保持良好的活力；另外，本发明还采用七叶皂苷在PDMS微流控芯片表面制备功能化涂层，可进一步提升PDMS微流控芯片的力学性能，生物相容性；且制得的仿生血管芯片可保持更优的细胞活力。

技术领域

本发明属于医用血管领域，具体涉及一种仿生血管芯片及其应用。

背景技术

微流控芯片技术是21世纪重要的科学技术前沿之一，为体外模拟人体代谢模型提供了重要平台。血管芯片是一种典型的微流控芯片。为了解决动物实验中存在的诸多不足，提出了血管芯片的概念。血管芯片技术除了具有小型化、集成化、低功耗等特点外，还可以精确控制多个系统参数。如化学浓度梯度、流体剪切力，以及构建细胞图形培养等，模拟人体血管的复杂结构、微环境和生理功能。目前，血管芯片技术发展迅速，各种方法层出不穷，包括流体刺激下的血管化类器官芯片、3D打印血管化微流控芯片、单层三维血管网络微流控芯片、组织与血管共培养微流控芯片等。

3D打印技术也被称为增材制造技术，是通过对原材料层层叠加的方式来加工三维复杂结构的制造方法。随着加工精度的提高和可打印材料种类的增加，3D打印也被用于器官芯片的制备。与其他制备方法相比，3D打印不需要使用任何夹具和模具，只需要设计好模型导入计算机切片软件，然后连接打印机，就可以实现芯片的结构进行打印，有生产过程简单，操作方便的优势。

目前在临床应用小口径人工血管（直径＜6mm）的相关研究中发现其植入人体后通常存在着末端再狭窄、通畅率低等问题。医学影像研究发现冠脉、外周小血管内表面存在螺纹样结构会导致血液呈旋动流态。血液的这种旋动流态能够起到减少湍流、抑制有害脂质在血管壁面的沉积，促进氧气的吸收的作用，进而抑制血管疾病的发生。本发明采用PDMS微流控芯片制备仿生血管芯片，在仿生血管芯片内壁设置芯片流道，且在芯片流道中间位置设置螺纹样分布的半圆状凸起，并进一步提升仿生血管芯片的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种仿生血管芯片及其应用，该仿生血管芯片采用PDMS微流控芯片制得，该PDMS微流控芯片具有良好的力学性能、生物相容性能；另外，该仿生血管芯片可以使细胞保持良好的活力。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种仿生血管芯片，上述仿生血管芯片中设置有芯片流道；上述芯片流道位于仿生血管芯片中间位置（平行于长度方向的中间位置）；上述芯片流道中间位置设置有半圆状凸起，上述半圆状凸起呈螺纹样分布于芯片流道内；上述仿生血管芯片由改性PDMS微流控芯片制得；上述改性PDMS微流控芯片由冬凌草甲素改性PDMS微流控芯片制得。

根据本发明的实施方式，上述仿生血管芯片长58-62mm，宽18-22mm，高8-12mm。

根据本发明的实施方式，上述芯片流道为圆柱状，上述芯片流道直径为2.8-3.2mm，上述芯片流道全长14-16mm。

根据本发明的实施方式，上述半圆状的凸起半径为0.1-0.12mm，螺纹样的尺寸为螺距是2.8-3.2mm，圈数为3-3.5圈。

本发明公开了一种仿生血管芯片的制备方法，包括：

1）将墨水加入到3D打印机中，制备出具有特定图案的微流控芯片模板；

2）再利用PDMS高温固化的特性对微流控芯片模板进行倒模、脱模和封接，得到PDMS微流控芯片，再采用冬凌草甲素改性PDMS微流控芯片，制得改性PDMS微流控芯片；

3）将改性PDMS微流控芯片进行血管化培养，得到仿生血管芯片。