[发明专利]一种用于新型冠状病毒对结肠细胞影响机制研究的微流控结肠细胞研究模型及方法

说明书

本发明属体外模拟分析技术领域，具体涉及一种用于新型冠状病毒对结肠细胞影响机制研究的微流控结肠细胞研究模型，包括多于一个培养机构，选取其中一个所述培养机构作为对照组，其他所述培养机构作为实验组；所述培养机构包括培养池、多于一个收集池；所述收集池入口与所述培养池出口通过液体通道阀相连。有益效果在于：模拟装置结构简单，成本低；分别设置了A549细胞层以及人结肠杯状细胞HT29‑CL.16E或HUVEC细胞层，有效模拟了结肠毛细血管的结构；利用真空泵的节律性的拉伸来模拟人体呼吸引起的结肠收缩和舒张；模拟装置操作简单；交换腔采用流线纺锤形，考虑到流体力学的因素，防止流体流动不均匀。

技术领域

本发明属体外模拟分析技术领域，具体涉及一种用于新型冠状病毒对结肠 细胞影响机制研究的微流控结肠细胞研究模型及方法。

背景技术

2019年度爆发的新冠病毒引起了国际社会的普遍关注，2020年1月30日 世界卫生组织已经宣布这一疫情已经构成“国际关注的突发公共卫生事件”。 对于人类来说，疾病始终如影随形，传染病更是人类的大敌，仅在20世纪， 天花就夺取了3亿人的性命，1918年4月-1919年5月爆发的西班牙病毒导致 了2500万-4000万人死亡，2009年在墨西哥和美国加利福尼亚州爆发的甲型 H1N1流感持续了一年多，在全球造成了28.45万人死亡，2014年埃博拉病毒 在短短几个月蔓延到了多个国家，死亡人数达到了7000余人。

在结肠细胞中有相对多量的ACE-2表达，因此新型冠状病毒可与其识别， 因此导致感染有新型冠状病毒的患者会有腹泻的症状。并且会引起产生大量的 炎症因子等。目前对于该种病毒如何作用结肠细胞，所知甚少，因此构建该研 究模型非常有意义。

新冠病毒能够与肺部细胞表面的ACE-2进行识别，进而进入细胞进行增 殖。为了研究新冠病毒对于人体肺部细胞的影响，需要进行长期的模拟研究。

动物模型虽然从整体考虑空气污染物对机体的影响，但成本高、耗时长， 且不易在体内进行定量研究；加之由于物种间差异，动物模型在某种程度上不 能代表人类的生理、病理特征，造成了动物模型应用的局限性。

体外细胞模型利用培养的人肺部细胞系进行定量、高通量的分析，但由于 无法实现体内的细胞环境，缺乏多种细胞间的信息交互、机械力作用等，使其 结果难以模拟体内的实际情况。

基于此，亟需一种用于新型冠状病毒对结肠细胞影响机制研究的微流控结 肠细胞研究模型及方法，能够成功模拟气血屏障的同时并通过真空泵节律性的 拉伸来模拟人体呼吸引起的结肠收缩和舒张，能够在体外构建了会呼吸的肺模 型，并且生产成本低、对生产条件要求低、操作方便的检测方法及检测装置。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于新型冠状病毒对结肠 细胞影响机制研究的微流控结肠细胞研究模型及方法，已解决现有技术中的问 题。

本发明公开了一种用于新型冠状病毒对结肠细胞影响机制研究的微流控 结肠细胞研究模型，包括多于一个培养机构，选取其中一个所述培养机构作为 对照组，其他所述培养机构作为实验组；所述培养机构包括培养池、多于一个 收集池；所述收集池入口与所述培养池出口通过液体通道阀相连；

所述培养池包括模拟外腔、屏障层、模拟内腔、循环通路；所述屏障层设 置在所述模拟外腔与所述模拟内腔之间；所述模拟外腔与所述模拟内腔上分别 设置所述循环通路；所述屏障层包括骨架层、第一模拟层、第二模拟层；所述 第一模拟层为增殖在所述骨架层第一表面的HUVEC细胞层；所述第二模拟层 为增殖在所述骨架层第二表面的A549细胞层；所述第一模拟层与所述模拟外 腔相连，所述第二模拟层与所述模拟内腔相连。

进一步地，所述培养池入口采用蛇形通路。这样可以减小细胞剪切力。

进一步地，所述骨架层设置有孔洞，所述模拟层覆盖在所述骨架层表面同 时添堵所述孔洞；或所述骨架层采用半透膜，所述屏障层两侧的物质可以透过 所述骨架层与所述模拟层进行物质交换。