[发明专利]一种基于微流控技术的仿生肠模型的构建方法

说明书

一种基于微流控技术的仿生肠模型的构建方法，应用于体外肠模型的构建。该制备方法制得的微流控芯片主要由上层芯片、多孔滤膜、下层芯片组成，上层芯片接种有肠细胞，施加以前行、后行交替向前的流体，在接种有肠细胞的微通道内形成一种蠕动流，利用这种蠕动流模拟体内肠道内的实际流体情况，对肠功能具有更好的促进效果。对于实现体外仿真环境的肠芯片，进行药物评价的应用等具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种仿生肠模型的构建方法，具体涉及一种基于微流控技术的仿生肠模型的构建方法。

背景技术

动物实验在现代医学与生物学中占据了极为重要的位置，但是经费以及动物伦理也成了难以回避的问题。结合微流控技术与生物科学技术，创造出了一种“器官芯片”，能够用微芯片复制人体器官的功能，使医学实验变得更为简便。

口服给药作为一种传统的给药方式，以其相对的方便性与安全性而为人们所广泛接受。吸收过程是决定口服药物生物利用度的关键因素之一。而小肠是口服药物吸收的主要部位，所以目前国内外主要利用各种体外及在体肠吸收模型研究药物在小肠部位的跨膜转运过程，从而预测其口服吸收情况。其中，Caco-2单层细胞模型是目前被广泛应用于研究药物分子的生物膜通透性和跨膜转运机制的体外模型之一，已经成为研究药物吸收特征的代表性体外研究体系，这个体系大都应用Transwell小室进行研究，在这种静态的培养条件下，细胞的培养周期要21天才可进行相关实验。

微流控芯片实验室又称芯片实验室或微流控芯片，指的是把生物和化学等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测、细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成或基本集成到一块几平方厘米(甚至更小)的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以取代常规化学或生物实验室的各种功能的一种技术。微流控芯片技术作为一门迅速发展起来的科学技术，已经在生物医学领域展现了其独特的优势，更因其同细胞尺寸匹配、环境同生理环境相近、在时间和空间维度上能够提供更为精确的操控，易于通过灵活设计实现多种细胞功能研究等特点而成为新一代生物仿生和细胞研究的重要平台。微流控芯片的结构特征在于各种复杂的微通道网络。微流控系统需要通过在这些微通道网络中对微流体的操作来实现各种功能，比如试剂的引入、混合、分离等。因此，微流控系统中的流体驱动技术是实现微流控芯片功能的关键技术。微流控系统采用各种类型的微泵来驱动流体，实际应用中对于微泵的基本要求是：能提供连续稳定的流量、结构简单、需要的辅助部件少、操作简便、制作和运行成本低。

目前已有大量文献报道利用微流控技术构建肠芯片，在有施加流体的条件下，可以快速促进肠细胞的绒毛分化，大大缩短细胞培养周期。

但是，实际上人肠道具有复杂的运动方式包括紧张性收缩、分节运动、蠕动等，所以肠道的流体并不是简单的直流，而是一种复杂的蠕动流。我们采用前行、后行交替向前的形式，在微流控芯片的微通道内模拟形成一种蠕动流，利用这种蠕动流可以呈现流体的双向剪切力，更好地促进肠细胞功能的完善，增加微通道内流体停留时间，增加流体接触面积，获得更好的流体混合效果，模拟更好的吸收功能等，这些都更符合实际情况。

目前，还没有利用蠕动流构建肠模型进行相关研究，在生物学研究及医药研发中这种仿生肠芯片具有极大的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种体外仿生肠模型的构建方法，这种方法构建的肠芯片可以更快地实现肠功能的模拟，肠吸收功能更加优化。

本发明提供一种体外仿生肠模型的构建方法，一种微流控芯片，该微流控芯片主要由上层芯片、多孔滤膜、下层芯片组成；上层芯片由S形的上层芯片通道和上层芯片通道入口连接而成，下层芯片由S形下层芯片通道、下层芯片通道入口连接而成，上层芯片通道通过多孔滤膜(3)下连下层芯片通道。

一种微流控芯片，所述上层芯片的通道与下层芯片通道空间位置重合连接。

本发明提供一种体外仿生肠模型的构建方法，采用上述芯片，按照以下方法构建而成：

(1)芯片预处理