[发明专利]一种3D多层高通量器官芯片及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种3D多层高通量器官芯片及其制备方法和应用，属于生物组织工程领域。芯片，包括顺次叠置的储液层、薄膜层和3D培养层。利用PDMS胶水完成储液层、薄膜层和3D培养层的键合连接。在芯片的储液层侧的薄膜层上构建生物屏障细胞层，在芯片的3D培养层的培养微孔内3D培养细胞，构建得到生物屏障模型。芯片可用于研究两种细胞的相互作用、血管发生、药物渗透、细胞极化、细胞迁移和药物活性评价等。而且，可以构建与高通量药物筛选相结合的体外模型，生物屏障模型，用于血脑屏障的抗脑胶质瘤化合物筛选及相关研究。而且，液体操作方便、适合高通量、不需要外接设备。构建方法简单，有效。

技术领域

本发明涉及生物组织工程技术领域，特别涉及一种3D多层高通量器官芯片及其制备方法和应用。

背景技术

癌症是机体细胞失去正常调控，过度增殖而引起的疾病。癌细胞可侵犯周围组织(浸润)，经体内循环系统和/或淋巴系统转移到身体其他部分。癌症类型多样，病症的严重程度取决于癌细胞所发生的部位、恶性程度及是否发生转移。脑胶质瘤是与其他肿瘤不同的一种，其肿瘤细胞的生长及侵入正常组织的速度很快，并能够损伤转移部位的所有组织。同时由于脑内不规则的形状很难知道肿瘤的准确位置。影响抗脑胶质瘤药物发展的主要因素之一是血脑屏障对不同化合物有选择性透过的特点。放射疗法和手术是对脑胶质瘤的一线治疗方法，并常以化学药物治疗为辅。目前临床上常用的化疗药物主要有西药替莫唑胺、尼莫司丁和阿伐斯丁等。传统的放化疗治疗方法往往会对患者产生较大的不良反应，如杀伤正常组织细胞、抑制骨髓生长、脱发、胃肠道反应和以及多药耐药等。寻找新的能透过血脑屏障并能杀伤脑胶质瘤细胞的药物，对改善和优化这一现象有重要意义。

随着生命科学技术的发展，研究人员利用生物工程领域的“器官芯片”技术构建体外仿生模型，进行化合物筛选及相关机制的探索,并根据体外模型的生物学功能诠释中药的传统功效或新的药效。器官芯片技术已成功构建多种体外模型应用于药物筛选，然而在高通量生物屏障建立并同时评价药物抗脑胶质瘤活性的模型构建鲜有报道。

发明内容

本发明实施例提供了一种3D多层高通量器官芯片及其制备方法和应用。提供一种能够将三维仿生生物屏障，尤其是，血脑屏障，构建与高通量药物筛选相结合的体外模型，用于血脑屏障的抗脑胶质瘤化合物筛选及相关研究。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种3D多层高通量器官芯片，包括，顺次叠置的储液层、薄膜层和3D培养层；

储液层，具有多个储液通孔，所述储液通孔用于储存培养液；

薄膜层，所述薄膜层上分布微纳米尺寸的孔，用于模拟生物屏障；

3D培养层，具有多个培养微孔，所述培养微孔用于3D培养细胞；

所述储液通孔与所述培养微孔一一对应。

在一种可选的实施例中，所述储液通孔的孔径大于或等于所述培养微孔的孔径。

在一种可选的实施例中，所述储液层的储液通孔为储液柱孔。

在一种可选的实施例中，所述储液层、所述薄膜层和所述3D培养层通过PDMS胶水完成键合连接。

在一种可选的实施例中，所述PDMS胶水，包括PDMS单体、聚合物和甲苯，其中，PDMS单体和聚合物的质量比为15-20:1，甲苯和聚合物的质量比为3-10:1。

在一种可选的实施例中，还包括，防蒸发底板，具有储液部，所述储液部用于储存溶液；所述顺次叠置的储液层、薄膜层和3D培养层构成三层芯片；所述三层芯片设置在所述防蒸发底板上。