[发明专利]仿生芯片肾脏

说明书

本发明公开一种仿生芯片肾脏，其特征在于：所述仿生芯片肾脏包括下亚克力板（1），下亚克力板（1）上方依次设置有盖玻片（2）、下PDMS片（3）、上PDMS片（4）和上亚克力板（5），在下PDMS片（3）上开设有开口方向向上的肾小球足细胞培养室（6），在上PDMS片（4）上开设有开口方向向下的肾小球内皮细胞培养室（7），肾小球足细胞培养室（6）与肾小球内皮细胞培养室（7）的横断面为等径的圆形，且二者的开口相对，同时在两个培养室之间还设置有多孔聚碳酸酯膜层（8）。

技术领域

本发明涉及细胞培养领域，特别是一种仿生芯片肾脏。

背景技术

糖尿病肾损伤是慢性肾脏疾病的重要病因之一，其病理改变的关键环节是肾小球硬化和肾间质纤维化。肾小球硬化导致GFB白蛋白渗漏增加，形成大量蛋白尿，促发和加重肾间质炎症反应，造成肾间质纤维化，从而引发糖尿病肾病患者发生肾衰竭。目前糖尿病肾病的研究与药物的开发需要大量的病理模型以进行临床前验证与评估。传统的体外模型以细胞培养为主，将每种细胞分割开来单独培养，忽视了肾单位的整体性，割裂了肾脏中细胞与细胞之间存在交互作用。主要表现在：①由于技术局限性，无法将多种细胞置于同一体系下研究。②细胞贴壁的二维培养模式，缺乏三维培养模型的微结构和微环境，和真实肾脏的特异性功能和内环境存在巨大差异。③细胞静态培养，间断供应培养液不能保证细胞持续与新鲜体液接触，和体内持续流通的循环系统不符。动物模型具有固有的复杂性，且糖尿病肾病的动物模型造模周期长、成功率低、成本高，涉及许多伦理道德问题，不能代表人类对糖尿病肾病或药物治疗的生理反应，可能对临床患者的治疗与恢复带来不利影响。因此，现在医学领域中迫切需要更具代表性的模型系统，特别是典型的人体器官和疾病模型。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述不足，提出一种将鼠源性肾小球内皮细胞系（MGEC细胞）与鼠源性肾小球足细胞（MPC-5细胞）、人脐静脉内皮细胞（HUVEC细胞）与人肾小管上皮细胞（HK-2细胞）同时纳入同一个芯片制备出的“肾小球-肾小管”结构的仿生芯片肾脏，并利用微量蠕动泵将管周微血管通道中的流体汇入肾小球入球小动脉的进样孔，模拟肾小球-肾小管的物质反馈，实现肾脏生理结构和血流循环。

本发明的技术解决方案是：一种仿生芯片肾脏，其特征在于：所述仿生芯片肾脏包括下亚克力板1，下亚克力板1上方依次设置有盖玻片2、下PDMS片3、上PDMS片4和上亚克力板5，在下PDMS片3上开设有开口方向向上的肾小球足细胞培养室6，在上PDMS片4上开设有开口方向向下的肾小球内皮细胞培养室7，肾小球足细胞培养室6与肾小球内皮细胞培养室7的横断面为等径的圆形，且二者的开口相对，同时在两个培养室之间还设置有多孔聚碳酸酯膜层8，

在上亚克力板5上开设有入样孔9和第一出样口10，入样孔9通过第一通道11与肾小球内皮细胞培养室7相通，而肾小球内皮细胞培养室7还与第二通道12相连，所述第一通道11的宽度为H1，第二通道12的宽度为H2，且H1：H2=10：3，

在下PDMS片3上开设有均为条状的肾小管上皮细胞培养室13和管周微血管内皮细胞培养室14，并且肾小管上皮细胞培养室13与管周微血管内皮细胞培养室14之间通过两个对称设置的基质胶通道15相连，基质胶通道15中填充有基质胶，

所述的第二通道12的末端与管周微血管内皮细胞培养室14的起始端相连，而管周微血管内皮细胞培养室14的末端则与第一出样口10相连，而入样孔9和第一出样口10之间的连接管路上还设置有微量蠕动泵，

所述肾小球足细胞培养室6通过通道与肾小管上皮细胞培养室13的起始端相连，而肾小管上皮细胞培养室13的末端则与开设在上亚克力板5上的第二出样口16相连。

所述的下PDMS片3和上PDMS片4均由聚二甲基硅氧烷制成。

本发明同现有技术相比，具有如下优点：