[发明专利]一种类器官灌流培养芯片及其使用方法

说明书

本发明属于器官芯片领域，具体公开了一种类器官灌流培养芯片及其使用方法，所述芯片含有一个可灌流的腔室（100），所述腔室（100）设有一组流体的出入口（101）；所述腔室（100）分为微孔和微柱两层，腔室微孔层（110）为实心结构，并在其中开设有阵列结构的微孔（102），在每个微孔（102）的周围至少设有3个微柱（103），所述微柱（103）凸出微孔（102）的表面，形成带有空隙的腔室微柱层（120）；所述腔室微柱层（120）的微柱（103）之间形成可互通的独立空间（104）；本芯片可以实现在同一芯片内高通量的类器官制备与灌流培养，操作简单，芯片内形成的类器官可以应用于生物医学、发育学、新药研发、毒理学等领域的研究工作。

技术领域

本发明属于器官芯片领域，具体公开了一种类器官灌流培养芯片及其使用方法。

背景技术

随着细胞生物学与类器官技术的发展，细胞三维培养技术正逐渐取代传统二维细胞培养技术。目前，多种类型的细胞都有较强的自组装能力，比如多潜能干细胞、肿瘤细胞、组织细胞等。三维细胞球是由多种细胞自组装形成的三维聚集体，更接近体内组织细胞的结构形态并且更有利于其功能机制的研究。因此，三维细胞球可以被用于众多生物学以及生物医学领域的研究中，例如：发育学、病理学、药理学、癌症治疗等。

现有三维细胞聚集培养方法主要有悬滴法、悬浮培养、液滴法等，通过这些方法制备的细胞球的可控性与重复性较差。相比之下，通过具有凹陷结构的芯片进行细胞聚集培养可以实现高通量以及较高的可控性与重复性。然而目前要对类器官进行灌流培养，还需要将凹槽内形成的细胞球取出，再放置到另一个芯片或低黏附的培养皿内，增加了操作的复杂程度，例如：需要在显微镜下对类器官进行分离、挑选、转移。同时难以满足高通量的需求。

发明内容

针对以上不足，本发明公开了一种类器官灌流培养芯片及其使用方法，所述器官芯片为微孔和微柱两层的结构，该芯片微孔层内设有阵列结构的微孔，可以满足高通量的类器官制备，同时芯片微柱层设有的微柱结构之间可以形成相对独立的空间，将芯片翻转后，微孔层微孔内形成的类器官可以进入微柱层中对应的相对独立空间，而微柱之间的间隙可以满足灌流培养时的营养物质交换，同时可以排除代谢废物、凋亡的细胞以及细胞碎片等。

本发明的技术方案如下：

一种类器官灌流培养芯片，所述芯片含有一个可灌流的腔室，所述腔室设有一组流体的出入口；所述腔室分为微孔和微柱层，腔室微孔层为实心结构，并在其中开设有阵列结构的微孔，在每个微孔的周围至少设有3个微柱，所述微柱凸出微孔的表面，形成带有空隙的腔室微柱层；所述腔室微柱层的微柱之间形成可互通的独立空间；所述出入口连通所述腔室微柱层。

进一步的，上述一种类器官灌流培养芯片，所述芯片的微孔层顶部设有一组连接出入口的储液池；所述储液池可以配有一组盖子；所述盖子内设有一组与出入口连通的流体通道，所述微柱层底面采用可逆封接。

进一步的，上述一种类器官灌流培养芯片，所述腔室的横截面选自但不限定于圆形、椭圆形、正方形和长方形；所述腔室的横截面的半径或者对角线长度为1-100mm；所述室的高度为0.6-2mm。

进一步的，上述一种类器官灌流培养芯片，所述储液池为圆柱形结构，体积为50-500微升；所述盖子与所述储液池的内径相匹配，可以对储液池进行密封；所述盖子内通道外侧为鲁尔接头或宝塔样接头。

进一步的，上述一种类器官灌流培养芯片，所述微孔的开口为正方形或圆形；当开口为正方形时，正方形的边长为200-800微米；当开口为圆形时，圆形的直径为200-800微米。

进一步的，上述一种类器官灌流培养芯片，所述微孔的侧壁为垂直或倾斜的；所述微孔底部为平面结构或“U”型结构。

进一步的，上述一种类器官灌流培养芯片，述微孔的深度为200-600微米。