[发明专利]一种心肌细胞微泵驱动的自循环器官芯片动态培养装置

权利要求书

1.一种心肌细胞微泵驱动的自循环器官芯片动态培养装置，其特征在于,包括自下而上依次叠层的下层芯片、中间薄膜和上层芯片，所述上层芯片包括心肌细胞微泵模块，所述下层芯片包括自循环系统模块及器官芯片培养模块，所述自循环系统模块与所述器官芯片培养模块相互连通，所述心肌细胞微泵模块用于模拟心脏泵送血液功能，所述自循环系统模块用于模拟人体血液流通回路，所述器官芯片培养模块用于模拟人体器官功能，通过所述心肌细胞微泵模块中生长的心肌细胞的自主搏动作为泵体的动力来源，带动所述中间薄膜的上下振动，实现培养液在所述自循环系统模块中的单向自循环流动，从而实现对所述器官芯片培养模块的营养物质动态供给。

2.如权利要求1所述的自循环器官芯片动态培养装置，其特征在于,所述心肌细胞微泵模块包括心肌细胞生长单元和培养液供给单元，所述心肌细胞生长单元为心肌细胞的生长提供生长环境，所述培养液供给单元为心肌细胞的生长提供营养物质供给。

3.如权利要求2所述的自循环器官芯片动态培养装置，其特征在于,所述心肌细胞微泵模块中的心肌细胞生长单元与培养液供给单元之间设置有由多个等腰梯形排成的流体隔离结构，所述流体隔离结构阻止含细胞的细胞外基质与培养基之间相互混合，但不影响含细胞的细胞外基质与培养基之间进行物质交换；优选地，所述等腰梯形的上底、下底和高为10±2μm、20±5μm和10±2μm。

4.如权利要求1至3任一项所述的自循环器官芯片动态培养装置，其特征在于,所述器官芯片培养模块包括器官芯片生长单元和培养液供给单元，所述器官芯片生长单元为器官芯片中细胞的生长提供生长环境，所述培养液供给单元为器官芯片中细胞的生长提供营养物质供给。

5.如权利要求4所述的自循环器官芯片动态培养装置，其特征在于,所述器官芯片培养模块中的器官芯片生长单元与培养液供给单元之间设置有由多个等腰梯形排成的流体隔离结构，所述流体隔离结构阻止含细胞的细胞外基质与培养基之间相互混合，但不影响含细胞的细胞外基质与培养基之间进行物质交换；优选地，所述等腰梯形的上底、下底和高为10±2μm、20±5μm和10±2μm。

6.如权利要求1至5任一项所述的自循环器官芯片动态培养装置，其特征在于,所述自循环系统模块与所述器官芯片培养模块之间设置有由多个等腰梯形排成的流体隔离结构，所述流体隔离结构阻止含细胞的细胞外基质与培养基之间相互混合，但不影响含细胞的细胞外基质与培养基之间进行物质交换；优选地，所述等腰梯形的上底、下底和高为10±2μm、20±5μm和10±2μm。

7.如权利要求1至6任一项所述的自循环器官芯片动态培养装置，其特征在于,所述下层芯片、所述中间薄膜和所述上层芯片的材料使用PDMS；优选地，所述中间薄膜的厚度在250μm±100μm范围；优选地，三层结构通过氧等离子处理键合的方式组装，优选地，氧等离子处理的时间在30s±10s的范围内。

8.如权利要求2所述的自循环器官芯片动态培养装置，其特征在于,所述心肌细胞微泵模块中的心肌细胞生长单元中注入含心肌细胞的细胞外基质，所使用的心肌细胞选自人源心肌细胞、小鼠心肌细胞和大鼠心肌细胞，所使用的细胞外基质选自鼠尾I型胶原蛋白、纤维蛋白、猪皮I型胶原蛋白；所述心肌细胞微泵模块中的培养液供给模块中注入含生长因子的基础培养基，所使用的基础培养基选自DMEM培养基、DMEM/F12培养液、L-15培养基；所述器官芯片培养模块所模拟的器官结构选自芯片肝、芯片肺、芯片肾、芯片肠。

9.如权利要求1至8任一项所述的自循环器官芯片动态培养装置，其特征在于,所述自循环系统模块包括自循环流道和设置在所述自循环流道上维持液体单向流动的至少一个单向阀；优选地，所述单向阀包括收缩扩张管结构，所述收缩扩张管的结构近似等腰梯形；优选地，所述等腰梯形的下底为0.6±0.1mm、上底为0.2±0.05mm、高为2.3±0.2mm。

10.如权利要求1至9任一项所述的自循环器官芯片动态培养装置，优选地，所述自循环系统模块包括设置在所述自循环流道中的泵头腔室，所述中间薄膜的上下振动压缩所述泵头腔室的体积，实现培养液在培养液所述自循环流道中的自循环流动；优选地，在所述泵头腔室的输入侧和输出侧的自循环流道上分别设置有一个收缩扩张管结构，所述收缩扩张管的结构近似等腰梯形。