[发明专利]一种肿瘤类器官培养和药物实验的微流控系统及使用方法

权利要求书

1.一种肿瘤类器官培养和药物实验的微流控系统，其特征在于：包括第一外部泵(101)、第一外部泵(102)，用于产生药物浓度梯度的第一微流控芯片(200)，用于进行类器官培养的第二微流控芯片(300)和用于收集废液的离心管(500)，所述第一外部泵(101)、第一外部泵(102)分别通过软管连接第一微流控芯片(200)输入端，所述第一微流控芯片(200)、第二微流控芯片(300)、离心管(500)依次通过软管连接。

2.根据权利要求1所述的一种肿瘤类器官培养和药物实验的微流控系统，其特征在于：所述第一微流控芯片(200)包括有具有微流通道的上层基片(201)以及与所述上层基片(201)封合的下层载玻片(202)；所述第一微流控芯片(200)根据制作的上层基片(201)流出口的不同产生多种药物浓度梯度。

3.根据权利要求2所述的一种肿瘤类器官培养和药物实验的微流控系统，其特征在于：所述上层基片(201)的微流通道由两个液体流入口(203)、蛇形通道单元以及设置的多个液体流出口(205)连接组成；所述蛇形通道单元包括前后多列蛇形通道(204)，且每一列蛇形通道(204)在横向的数量从前到后逐步递增，所述每一列蛇形通道(204)前后连通。

4.根据权利要求3所述的一种肿瘤类器官培养和药物实验的微流控系统，其特征在于：所述液体流出口(205)的数量与第一微流控芯片(200)需要产生的药物浓度梯度的数量相同，所述液体流出口(205)分别位于每一列所述蛇形通道(204)的输出端。

5.根据权利要求1所述的一种肿瘤类器官培养和药物实验的微流控系统，其特征在于：所述第二微流控芯片(300)包括具有大小相等微流通道的上层基片(301)、具有培养腔室的中间层基片(302)以及与中间层基片(302)封合的下层基片(303)组成；所述第二微流控芯片(300)的上层基片(301)、中间层基片(302)和下层基片(303)通过夹具(400)进行固定和封装。

6.根据权利要求5所述的一种肿瘤类器官培养和药物实验的微流控系统，其特征在于：所述第二微流控芯片(300)的上层基片(301)中的微流通道由多个平行排列的直线型通道(304)组成，所述直线型通道(304)与第一微流控芯片(200)产生的药物浓度梯度数量相同，所述每个直线型通道(304)两端分别设置液体流入口(305)与液体流出口(306)；所述中间层基片(302)上分布有共多列、每列多个圆形培养腔室(307)，每一列培养腔室(307)的位置与上层基片(301)的每一条直线型通道(304)相互对应，每一列的多个培养腔室(307)均匀分布在每一条直线型通道(304)上，所述培养腔室(307)的深度与中间层基片(302)的厚度一致。

7.根据权利要求5所述的一种肿瘤类器官培养和药物实验的微流控系统，其特征在于：所述上层基片(301)有微流通道的一面与中间层基片(302)贴合后通过夹具(400)进行固定和封装，所述中间层基片(302)通过氧等离子体处理与下层基片(303)进行封合。

8.根据权利要求5所述的一种肿瘤类器官培养和药物实验的微流控系统，其特征在于：所述夹具(400)由上夹板(401)和下夹板(402)以及6对螺丝(405)、螺母(406)组成；所述上夹板(401)和下夹板(402)相对的一面分别有凹槽(407)，所述上夹板(401)和下夹板(402)结合后两个凹槽(407)大小与第二微流控芯片(300)大小一致；所述上夹板(401)和下夹板(402)的四角及上下边缘的中间共设有6个固定孔(403)，螺丝(405)穿过固定孔(403)并通过拧紧螺母(406)使得所述上夹板(401)和下夹板(402)相互夹紧，从而固定并封装所述第二微流控芯片(300)；所述夹具(400)的上夹板(401)设有多个孔(404)，位置分别对应于所述第二微流控芯片(300)中微流通道的液体流入孔(305)和液体流出孔(306)。

9.一种如权利要求1-8任一所述的一种肿瘤类器官培养和药物实验的微流控系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

在进行肿瘤类器官培养和药物实验之前，对用于灌装培养基、药物或者缓冲溶液的注射器，对所述第一微流控芯片(200)、所述第二微流控芯片(300)以及连接用软管利用高压进行消毒灭菌；对所述第一外部泵(101)、第一外部泵(102)、所述夹具(400)利用紫外线辐照进行消毒灭菌；

在灭菌后的生物安全柜中，将培养基或药物灌注至一个注射器，缓冲溶液灌注至另外一个注射器，两个注射器分别固定在第一外部泵(101)、第一外部泵(102)上，通过连接用软管将两个注射器与所述第一微流控芯片(200)的两个液体流入口(203)进行连接；

将与新鲜的癌症病人肿瘤细胞混合均匀的基质胶填充进所述第二微流控芯片(300)的中间层基片(302)的培养腔室(307)，然后将所述第二微流控芯片(300)放置于细胞培养箱，待基质胶形成水凝胶结构取出；

将所述第二微流控芯片(300)的上层基片(301)与中间层基片(302)根据直线型通道(304)和培养腔室(307)的对应位置进行贴合封闭，之后将所述第二微流控芯片(300)置于所述夹具(400)的上夹板(401)的凹槽之中，所述第二微流控芯片(300)的上层基片(301)的液体流入口(305)与液体流出口(306)与所述夹具(400)的上夹板(401)的通孔(404)相对应；

通过连接用软管将所述第一微流控芯片(200)的液体流出口(205)与所述第二微流控芯片(300)的液体流入口(305)进行连接，通过连接用软管将所述第二微流控芯片(300)的液体流出口(306)与收集废液的离心管(500)进行连接；

将上述连接好的用于肿瘤类器官培养和药物实验的微流控芯片系统放置于细胞培养箱中，设置好第一外部泵(101)、第一外部泵(102)的工作流速及工作时间，运行注射泵，系统开始工作。