[发明专利]一种气液相培养的皮肤芯片

说明书

本发明公开一种气液相培养的皮肤芯片，包括上下依次设置的上层板、中层板、多孔膜、底板；上层板的底面设置有向上凹陷的气体通道，还包括开设在皮肤芯片上的气体入口、气体出口，且气体入口、气体出口分别通向气体通道的两端；中层板中设置有上下贯通的通槽，通槽位于气体通道下方；多孔膜位于通槽的下方且将通槽的底部覆盖；底板的上表面设置有向下凹陷的培养基通道，培养基通道位于通槽下方且通过多孔膜与通槽连通，还包括开设在皮肤芯片上的培养基入口、培养基出口，且培养基入口、培养基出口分别通向培养基通道的两端。本发明的优点在于：能够及时提供营养物质并去除代谢废物、无需频繁更换新鲜培养基、培养过程节省人力物力。

技术领域

本发明涉及组织工程领域，具体涉及一种气液相培养的皮肤芯片。

背景技术

皮肤是人体最大的器官，作为生理屏障包裹着肌肉和骨骼，以保护体内的组织和器官。然而，皮肤经常暴露于诸多生化制剂(如：化妆品，皮肤洗涤剂等)、紫外线、病原体、环境污染物和微生物。这些因素的快速增加可引起各种皮肤反应，如皮肤炎症、刺激、过敏甚至皮肤癌。此外，由于受伤和疾病导致的皮肤功能和结构的极度丧失导致严重的生理失衡，可能进一步导致残疾甚至死亡。因此，体外构建仿生皮肤对皮肤疾病的诊断和治疗、提供可移植皮肤方面具有极为重要的意义。

由于动物的皮肤与人类皮肤存在巨大差异，如厚度，毛发密度以及附属物等方面，因此基于动物模型的研究是有局限性的。据统计，动物研究中看似安全有效的10种候选药物中有9种不能通过临床试验，动物研究通常无法预测人类的实际结果。此外，动物实验还具有伦理问题；因此，迫切需要建立尽可能仿生的人体皮肤的体外替代系统。自20世纪80年代初第一次报道人类皮肤样结构以来，已经开发出多种体外皮肤模型并且商业化。然而，已有的模型大多数基于成纤维细胞和角质形成细胞，采用的培养模式也多为静态培养系统。由于人类皮肤含有毛囊、免疫细胞、黑色素细胞、血管网络、神经纤维以及多层结构，因此，发展新颖有效的方法来构建体外仿生的皮肤芯片具有重要意义。

近年来，微流控技术与软刻蚀技术迅速发展，前者实现了物理、化学环境的精准操控，后者实现了各种复杂微结构的加工。基于这两大技术，多种器官芯片如皮肤芯片、肝芯片、肺芯片、肾芯片以及人体芯片等纷纷涌现。由于皮肤独特的功能和作用，皮肤芯片是重点研究的器官芯片之一。皮肤芯片能够弥补传统2D和3D细胞静态培养的缺陷，可用于药物安全性测试、物质毒性测试、研究病原体对皮肤的影响等等。

现有的含有细胞的皮肤组织培养都是静态培养，该培养模式不能及时提供营养物质并去除代谢废物，现有的皮肤组织培养需要频繁更换新鲜培养基，否则细胞会因为营养不够和毒素积累影响细胞存活，整个培养过程耗费人力物力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：现有技术中皮肤组织培养不能及时提供营养物质并去除代谢废物、需要频繁更换新鲜培养基、以及培养过程耗费人力物力的技术问题。

本发明是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种气液相培养的皮肤芯片，包括上下依次设置的上层板、中层板、多孔膜、底板；

所述上层板的底面设置有向上凹陷的气体通道，还包括开设在皮肤芯片上的气体入口、气体出口，且气体入口、气体出口分别通向气体通道的两端；

所述中层板中设置有上下贯通的通槽，所述通槽位于气体通道下方；

所述多孔膜位于通槽的下方且将通槽的底部覆盖；

所述底板的上表面设置有向下凹陷的培养基通道，所述培养基通道位于通槽下方且通过多孔膜与通槽连通，还包括开设在皮肤芯片上的培养基入口、培养基出口，且培养基入口、培养基出口分别通向培养基通道的两端。