[发明专利]一种可调节氧气浓度的器官芯片培养盒及其使用方法

说明书

本发明属于生物医学与器官芯片领域，公开了一种可调节氧气浓度的器官芯片培养盒及其使用方法，所述培养盒包括培养盒盖子和培养盒底座上下两个部分组成，所述培养盒盖子可以盖在所述培养盒底座并上形成一个细胞培养的密闭空间，培养盒盖子和底座上有两个连通内部腔室的管道，该管道一个用于通入无氧气体，另一个用于排出腔室内原有的空气。此外，培养盒盖子上还设有若干个连通腔室内部的流体连接接头，这些接头用于向培养盒内的器官芯片注入培养基，以及排出废液。本发明所设计的可调节氧气浓度的培养盒可以模拟体内不同组织器官的氧气浓度，从而使器官芯片具有更仿生的功能。

技术领域

本发明属于生物医学与器官芯片领域，具体公开了一种可调节氧气浓度的器官芯片培养盒及其使用方法。

背景技术

随着器官芯片技术的发展，研究者们已经研发出多种器官芯片，包括：肺芯片、肝芯片、肠芯片、肾芯片、肿瘤芯片、等等。这些器官芯片可以为培养的不同组织细胞提供接近体内的仿生微环境，例如：流体剪切力、三维培养、机械力，等，从而促进细胞在芯片内再现接近体内组织器官的结构与功能。因此，研究者们认为在不久的将来，器官芯片技术将会取代或部分取代现有的动物实验，从而极大程度的降低生物医学、新药研发的成本，同时可以有效的缩短新药研发的周期。

虽然，现有的器官芯片技术已经可以为组织细胞提供仿生的微环境。然而，因为人体内的不同组织的含氧量存在着极大的差异，例如：肺的含氧量极高，而肠道内几乎为无氧环境。传统的器官芯片设备中缺乏能够灵活调节氧气浓度的装置。

发明内容

针对以上不足，本发明在器官芯片技术的基础上，设计了一种可以调节氧气浓度的培养盒及其使用方法，依据该方法，该培养盒可以根据需求调节腔室内的氧气浓度，从而满足不同组织器官细胞培养室对氧浓度的需求。此外，利用本发明还可以用于考察在不同氧气环境下，对不同组织器官的作用。

本发明的技术方案如下：

一种可调节氧气浓度的器官芯片培养盒，所述培养盒由培养盒盖子和培养盒底座上下两个部分组成；所述培养盒盖子可以盖在所述培养盒底座并上形成一个细胞培养的密闭空间；所述培养盒盖子上穿设有通气管路；所述培养盒底座上穿设有排气管路；所述通气管路上设置有通气阀门和排气阀门；所述培养培养盒盖子还设有至少一个培养基出盒接头和至少一个培养基进盒接头；所述培养盒底座内放置有器官芯片、至少一个培养基储液池和废液池；所述培养基储液池通过管道连接所述培养基出盒接头；所述器官芯片上分别设置有芯片培养基入口接头和芯片培养基出口接头，所述芯片培养基入口接头通过管道连接所述培养基进盒接头，所述芯片培养基出口接头通过管道连接所述废液池。

使用本方案时，将培养基储液池通过管道连接所述培养基出盒接头、培养基出盒接头再通过管道连接培养基输送机构，所述培养基输送机构可以为实验室中常用的各种泵；所述管道再回流连接到培养基进盒接头上，将接种好细胞的器官芯片放在培养盒底座里，芯片培养基入口接头通过管道连接培养基进盒接头，芯片培养基出口接头通过管道连接所述废液池，将培养盒盖子和培养盒底座密封好，保证内部腔室的密封；将细胞培养所需的气瓶，例如氮气钢瓶先连接一个孔径为0.22微米的滤膜，再连接到通气管路；将氧气检测装置，例如数显的氧气检测仪连接孔径0.22微米的滤膜后连接到排气管路或直接放置在密封的腔室内，将通气阀门和排气阀门打开，再打开气瓶，让新的气体进入培养盒，并排出原培养盒腔室内的气体；通气3-10分钟，或氧气检测装置显示达到目标浓度后，关闭气瓶，并将培养盒上的通气阀门和排气阀门调整到关闭状态；最后将培养盒放置到培养箱中，打开培养基输送机构进行培养。

所述培养盒只是提供一个空间，其中的器官芯片、培养基储液池、培养盒上的管道和接头数量等都可以通过需要进行数量的增减，以满足实际培养的需要，例如当需要进行多种细胞培养时，相应的可以为每一种细胞配备单独的培养基储液池，并增加进入培养盒的管路和接头。