[发明专利]一种基于微流控技术构建的牙周软组织仿生芯片及其应用

权利要求书

1.一种基于微流控芯片技术构建的牙周软组织仿生芯片，其特征在于，从上到下依次包括上层基板（1）、多孔膜（2）和下层基板（3），所述上层基板（1）上设有2条平行的出液微通道a（1-2），上层基板（1）上还设有进液微通道a（1-1），进液微通道a（1-1）与出液微通道a（1-2）垂直形成“土”字状结构，其中出液微通道a（1-2）的4个端点上各设有一个出液口a（1-3），进液微通道a（1-1）上不与出液微通道a（1-2）相交的端点上设有第一进液口（1-4），2条出液微通道a（1-2）上均分别设有两个腔室a（1-6），且每条出液微通道a（1-2）上的两个腔室a（1-6）以进液微通道a（1-1）为对称轴分布在两侧；

下层基板（3）上设有2条平行的出液微通道b（3-2），下层基板（3）上还设有进液微通道b（3-1），进液微通道b（3-1）与出液微通道b（3-2）垂直形成“土”字状结构，其中出液微通道b（3-2）的4个端点上各设有一个出液口b（3-3），进液微通道b（3-1）上不与出液微通道b（3-2）相交的端点上设有第三进液口（3-4），2条出液微通道b（3-2）上均分别设有两个腔室b（3-5），且每条出液微通道b（3-2）上的两个腔室b（3-5）以进液微通道b（3-1）为对称轴分布在两侧；

上层基板（1）与下层基板（3）紧密压紧后，所述进液微通道a（1-1）与进液微通道b（3-1）呈垂直角度，腔室a（1-6）与腔室b（3-5）在竖直方向上完全重合，且腔室a（1-6）与腔室b（3-5）之间均设有多孔膜（2），多孔膜（2）的大小形状与腔室相同；上层基板（1）上还设有4个出液口c（1-7），出液口c（1-7）位于出液口b（3-3）的竖直方向上的正上方；上层基板（1）上还设有第二进液口（1-5），第二进液口（1-5）位于第三进液口（3-4）的竖直方向上的正上方；

第一进液口（1-4）与进液微通道a（1-1）之间连通；出液微通道a（1-2）、腔室a（1-6）与出液口a（1-3）之间连通；进液微通道a（1-1）与出液微通道a（1-2）的交汇处连通；第三进液口（3-4）与进液微通道b（3-1）之间连通；出液微通道b（3-2）、腔室b（3-5）与出液口b（3-3）之间连通；进液微通道b（3-1）与出液微通道b（3-2）的交汇处连通；

所述上层基板（1）和下层基板（3）的材料包括石英、玻璃、PMMA、PDMS聚合物、聚碳酸酯、聚酯、琼脂糖、壳聚糖或海藻酸钠；所述多孔膜（2）的材料包括PDMS、聚偏氟乙烯或聚碳酸酯，多孔膜（2）的孔径为0.45μm-10μm；

所述多孔膜（2）的上、下两表面分别接种牙龈上皮细胞和血管内皮细胞；所述牙龈上皮细胞和血管内皮细胞的来源包括人或任何一种哺乳动物、原代细胞、细胞系以及干细胞诱导分化的功能细胞。

2.根据权利要求1所述的一种基于微流控芯片技术构建的牙周软组织仿生芯片，其特征在于，所述腔室a（1-6）和腔室b（3-5）的形状包括圆形、矩形、半圆形和半椭圆形。

3.根据权利要求1所述的一种基于微流控芯片技术构建的牙周软组织仿生芯片，其特征在于，第二进液口（1-5）和出液口c（1-7）为通孔结构。

4.根据权利要求1所述的一种基于微流控芯片技术构建的牙周软组织仿生芯片，其特征在于，所述上层基板（1）、多孔膜（2）和下层基板（3）之间可拆卸连接。

5.权利要求1-4中任一项所述的基于微流控芯片技术构建的牙周软组织仿生芯片的应用，其特征在于，利用牙周软组织仿生芯片构建牙周软组织血管屏障模型，应用于细胞共培养、构建细胞屏障、牙周软组织血管屏障以及功能监测，细胞迁移，药物筛选。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述牙周软组织血管屏障模型的构建方法，包括如下步骤：

1）基质胶包被多孔膜

将matrigel基质胶加入盛有多孔膜的培养皿中，将装有多孔膜和materigel基质胶的培养皿放入细胞培养箱中孵育20-60min凝胶，凝胶过程结束后，磷酸盐缓冲液清洗至少3遍后待用；

2）细胞接种及牙周软组织血管屏障模型构建

血管内皮细胞制成悬液，以1×10⁵cell/ml-1×10⁶cell/ml的接种密度接种到包被好的多孔膜的一面上，于细胞培养箱中培养，待血管内皮细胞贴壁后，将接种有血管内皮细胞的多孔膜面朝向腔室b组装到牙周软组织仿生芯片上，夹紧固定上层基板和下层基板，通过第二进液口向下层基板注入细胞培养液，使细胞培养液通过第三进液口进入腔室b；将牙龈上皮细胞制成悬液，以1×10⁵cell/ml-1×10⁶cell/ml的接种密度通过第一进液口进入腔室a，将牙周软组织仿生芯片放入细胞培养箱中培养，培养至细胞融合率达到90%以上，得到牙周软组织血管屏障模型；

3）牙周软组织血管屏障模型功能监测

采用血管内皮细胞血管内皮钙粘蛋白检测牙周软组织血管屏障模型屏障功能的完整性，采用FITC标记的右旋糖酐监测牙周软组织血管屏障模型屏障的通透性。