[发明专利]心脏芯片及其检测方法与应用

说明书

本发明涉及一种心脏芯片，包括依次层叠设置的盖板、第一基板、第二基板和底板，第一基板和第二基板之间设置有弹性层；第一基板上设置有用于培养细胞的第一腔室；第二基板上设置有第二腔室和第二连通部，第二连通部与底板贴合构成第二流体通道，第二流体通道连接第二腔室，第二腔室和第二流体通道内设置有可视化指示液，第一腔室通过弹性层连通第二腔室。本发明通过测量可视化指示液在第二流体通道内周期性往复运动的幅度和频率来测定心肌细胞搏动的强度和频率，即将心肌细胞的搏动转化为可视化指示液在第二流体通道内的振动，直接观察和计量所有心肌细胞整体搏动的强度和频率，从而大幅提高心脏药物评估的效率和准确性。

技术领域

本发明涉及器官芯片的技术领域，尤其是指一种心脏芯片及其检测方法与应用。

背景技术

筛选治疗心脏疾病的药物或者评估药物的心脏毒性，通常包括体外实验，体外实验主要包括如下步骤：（1）测定药物对心肌细胞电生理的影响；（2）测定药物对心肌细胞搏动强度和频率的影响。其中对于第二个步骤的通常做法是通过对搏动的心肌细胞录像，然后通过视频分析和数据处理，得到最终数据。这种做法无法直接观察和计量心肌细胞搏动的强度和频率，还有所得到的数据依赖于实验人员对视频中细胞的选择、对细胞轮廓的定义以及多个软件参数的设置，具有随机性、不准确性和不真实性，由于选择细胞的数量总是有限的，因此所得到的数据无法反应所有细胞整体搏动的状态，从而影响心脏药物评估的效率和准确性。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中无法直接观察和计量心肌细胞搏动的强度和频率、无法反应所有细胞整体搏动的状态、效率低以及准确性低等缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供一种心脏芯片，包括依次层叠设置的盖板、第一基板、第二基板和底板，所述第一基板和所述第二基板之间设置有弹性层；

所述第一基板上设置有用于培养细胞的第一腔室；

所述第二基板上设置有第二腔室和第二连通部，所述第二连通部与所述底板贴合构成第二流体通道，所述第二流体通道连通所述第二腔室，所述第二腔室和所述第二流体通道内设置有可视化指示液；

其中所述第一腔室通过弹性层连接所述第二腔室，当所述第一腔室内培养成熟的心肌细胞搏动时，其搏动会带动弹性层变形，使得所述第二腔室膨胀或收缩，以带动可视化指示液在所述第二流体通道内往复运动，通过测定所述可视化指示液在第二流体通道内振动的幅度和频率直接测定心肌细胞搏动的强度和频率。

在本发明的一个实施例中，所述第一基板上还设置有第一连通部，所述第一连通部与所述弹性层贴合构成第一流体通道，所述第一流体通道连接所述第一腔室。

在本发明的一个实施例中，所述第一连通部设置在第一基板面对弹性层的一面。

在本发明的一个实施例中，所述弹性层为能够发生形变的弹性膜，所述弹性膜表面设置有粘附层。

在本发明的一个实施例中，所述弹性层设置有电极，或心脏相关细胞表面上连接有电极。

在本发明的一个实施例中，还包括可视化标尺，所述可视化标尺设置在所述第二基板或所述底板上，且所述可视化标尺靠近所述第二流体通道设置。

在本发明的一个实施例中，还包括通孔，所述通孔设置在所述盖板、第一基板、弹性层、第二基板和底板上，所述盖板、第一基板、弹性层、第二基板和底板通过所述通孔构成通路。

并且，本发明还提供一种使用如上述的心脏芯片模拟心肌细胞搏动强度和频率的检测方法，包括以下步骤：

向第一腔室内加入细胞培养液进行心脏相关细胞培养，同时向第二腔室和第二流体通道内加入可视化指示液；