[发明专利]一种集成器官芯片及其制备方法

权利要求书

1.一种集成器官芯片，其特征在于，所述集成器官芯片用于在培养细胞、细胞团或类器官的过程中按照需求施加电学刺激和力学刺激；集成器官芯片包括：

用于提供电学刺激的电极层、位于电极层上方的微孔层、用于提供力学刺激且与外接交互的流动腔层；外围电路；

所述电极层包括：基底，位于基底上的对应微孔层中各微孔的裸电极；所述裸电极借助于基底表面嵌套的导电组件与外围电路电连接；所述基底表面的非裸电极区域为绝缘区域；

所述微孔层包括：粘贴于电极层上的具有多个相互独立的单孔腔室的结构，每一单孔腔室中的单孔为通透且底部对应电极层的一个以上的裸电极，以使通电后的裸电极对单孔腔室内的培养物施加可调的电学刺激；

所述流动腔层为粘贴在所述微孔层上方的用于承载培养物所属培养基的具有多个空腔结构，所述培养基在辅助设备的辅助下在各自的空腔结构内流动，以获得可控的流体剪切应力，所述每一个空腔结构的空腔连通微孔层的多个单孔腔室且为单孔腔室内的培养物提供培养基。

2.根据权利要求1所述的集成器官芯片，其特征在于，

每一个裸电极为片状的圆形裸电极；基底上的各个裸电极均相互独立的连接外围电路；且圆形裸电极的直径小于微孔层中每一单孔的孔径；

基底包括：玻璃底座、层积在玻璃底座上的导电组件层、非裸电极区域的绝缘层；所述导电组件层的导电组件为金属层积导线，导线一端连接裸电极，另一端设置具有标识的金属焊盘用于与外围电路电连接。

3.根据权利要求2所述的集成器官芯片，其特征在于，

所述玻璃底座为4英寸圆形高透光玻璃，厚度为500+-20um；

圆形裸电极的直径为70+-10um；

绝缘层的材质为聚酰亚胺，厚度小于等于2um；

和/或，所述微孔层和所述流动腔层的材质一致。

4.根据权利要求1所述的集成器官芯片，其特征在于，

所述微孔层为采用聚二甲基硅氧烷聚合物PDMS固化后打孔形成的PDMS多孔膜层；

每一单孔的孔径为1mm至6mm；

所述微孔层的多个单孔腔室排成多行，每一行具有N个单独的单孔腔室，N大于等于2，每一单孔腔室的底部对应一个或多个裸电极。

5.根据权利要求1或4所述的集成器官芯片，其特征在于，

所述流动腔层的空腔结构为具有长方体形状的单一空腔结构；每一个长方体形状的单一空腔结构对应单孔腔室的一行；且长方体形状的单一空腔结构的端头设有培养基进口，端尾设有培养基出口；

或者，

所述流动腔层为PDMS预聚物在钨钢条阳模上倒膜固化形成具有多个长方体形状的单一空腔结构的阴模；每一个长方体形状的单一空腔结构对应单孔腔室的一行；且长方体形状的单一空腔结构的端头设有培养基进口，端尾设有培养基出口。

6.根据权利要求5所述的集成器官芯片，其特征在于，

长方体形状的单一空腔结构的长15mm，宽6mm，深1mm；

培养基进口/培养基出口的孔径为1mm-5mm；

或者，

辅助设备包括：用于实现培养基流动的外围灌流设备或翘板摇床。

7.一种针对权利要求1至6任一所述的集成器官芯片的制备方法，其特征在于，包括：

S01、依次制作所述电极层、所述微孔层和所述流动腔层；

S02、将所述微孔层和所述流动腔层粘结在一起，且使流动腔层的培养基对应到微孔层的各单孔腔室；

S03、将粘结后的所述微孔层和所述流动腔层叠拼在所述电极层上，且将所述电极层与外围电路电连接，得到集成器官芯片。