[发明专利]双器官偶联三维层状一体化芯片

说明书

本发明公开了一种双器官偶联三维层状一体化芯片，包括由上至下依次设置的第一聚甲基丙烯酸甲酯层、第一聚二甲基硅氧烷层、第二聚二甲基硅氧烷层和第二聚甲基丙烯酸甲酯层，所述第一聚二甲基硅氧烷层和第二聚二甲基硅氧烷层的贴合面上间隔开设有两个微型培养池，每个培养池均设置有由第一聚甲基丙烯酸甲酯层上表面延伸至培养池内的进口管和出口管。本发明在第一聚二甲基硅氧烷层和第二聚二甲基硅氧烷层的贴合面上间隔开设有两个培养池培养两种不同器官的细胞，根据微器官的质量设计培养液种类及流速，可直接观察微器官细胞形貌及存活率，并定量分析各组器官生物标记物的含量。

技术领域

本发明属于培养器官芯片领域，特别是涉及一种双器官偶联三维层状一体化芯片。

背景技术

近年来以哈佛大学WYSS研究所为首的科学家提出了器官芯片的概念，希望能够用微芯片复制人体器官的功能，从而在药物研发过程中减少甚至取代备受争议的动物实验，使临床转化应用变得更为简便还可实现疾病的理想化离体诊断。器官芯片是由计算机内存条大小的透明柔性聚合物构成，内部是中空的微流体通道，通道内衬活的人类细胞。研究人员通过设计模拟出人体器官的生理与机械功能，在药物测试中实时观察细胞的反应情况。已开发出的芯片包括肺、心脏、肝脏、肾脏、血管以及骨髓等。

科学家对于临床精准诊断和精准治疗过程中使用更具可预测性、更有效的手段来进行疾病预警和有效安全用药的探索从未停止过。目前主要利用实验动物和细胞模型开展上述科学问题的研究。然而，人体与动物表观遗传的非一致性，以及孤立细胞模型微环境无法模拟靶向器官的在体状态，同时伦理学的限制，这些都是当下疾病诊断与治疗研究难以回避的现实问题和挑战，严重制约了我们对人类疾病的科学认识，急需新的模型的出现。

为解决此问题，目前开发出的单个器官芯片中大多只能植入单一类型的器官细胞，而真正的生命过程是多个器官协同作用的结果，因此，理想的做法是将各种器官芯片组合拼接构建一个微型化的人体模型，帮助我们理解和认识人体的生理与病理过程。人体内具有生理代谢活性的功能微器官生化参数各不相同。而在人体代谢及药物测试过程中，常常需要同时监测作为整体相互联系的双器官代谢情况。因此，如何根据反映人体生理解剖结构的生理药代动力学模型(physiologically based pharmacokinetics,PBPK)建立多器官偶联芯片，更好地模拟人体受外部刺激或内部基因改变时所产生的代谢产物的动态变化，成为本领域人员研究的重点。

发明内容

本发明的目的就是提供一种双器官偶联三维层状一体化芯片，能完全解决上述现有技术的不足之处。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种双器官偶联三维层状一体化芯片，包括由上至下依次设置的第一聚甲基丙烯酸甲酯层、第一聚二甲基硅氧烷层、第二聚二甲基硅氧烷层和第二聚甲基丙烯酸甲酯层，所述第一聚二甲基硅氧烷层和第二聚二甲基硅氧烷层的贴合面上间隔开设有两个培养池，每个培养池均设置有由第一聚甲基丙烯酸甲酯层上表面延伸至培养池内的进口管和出口管。

作为优选，所述进口管延伸至培养池的左侧底部，所述出口管延伸至培养池的右侧顶部。

作为优选，第二聚甲基丙烯酸甲酯层上设置有两个直径为16mm-18mm的圆孔，每个圆孔正对一个培养池，通过圆孔便于使用显微镜观察两个培养池。

作为优选，所述每个培养池包括开设于第一聚二甲基硅氧烷层下表面的第一培养槽和开设于第二聚二甲基硅氧烷层上表面的第二培养槽，所述第一培养槽重叠于第二培养槽上表面。

作为优选，所述第一培养槽和第二培养槽为圆柱形结构，高度为1mm-2mm，直径为10mm-12mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：