[发明专利]一种集成器官芯片及其制备方法

说明书

本发明涉及一种集成器官芯片及其制备方法，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、位于电极层上方的用于培养的微孔层、用于提供力学刺激且与外接交互的流动腔层；外围电路；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；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，每一单孔为通透的且底部对应电极层的一裸电极或多个电极组成的多电极；流动腔层为粘贴在微孔层上方的用于承载培养物所属培养基的具有多个单一空腔结构。上述方法可以将多种调控技术结合来满足类器官或细胞团培养和促进其功能成熟。

技术领域

本发明涉及生物医学和微流技术，尤其涉及一种集成器官芯片及其制备方法。

背景技术

体外培养类器官或细胞团时，因细胞可能需要外界的电学或者力学刺激，调控细胞的使其功能趋于成熟。体外基于微流控技术的多因素刺激调控以细胞为主要培养物的集成器官芯片能够实现这一功能。通过能够实现单一功能的微流控器件组装而成的集成器官芯片系统能够满足对培养物进行动态和静态培养，并在培养过程中进行电学刺激和力学刺激目前，集成化的微流控芯片已广泛应用于细胞、细胞团和类器官的培养和调控。

现有公开号CN113667603A的专利申请公开了一种肝脏类器官培养芯片及其制备方法与应用，所述肝脏类器官培养芯片包括：细胞培养板；具有微孔阵列的生物材料；培养方法包括将人胚胎干细胞或人诱导多功能干细胞消化成单个细胞接种于培养基中培养，获得前肠胚细胞；再将前肠胚细胞消化成单个细胞接种于所述肝脏类器官培养芯片中的所述微孔阵列中培养，获得肝脏类器官。虽然上述方法可用于不同来源或者是不同组织类型的均一且高通量的肝脏类器官培养，但未结合促进类器官成熟的调控技术，且需要外接灌流装置。在实际应用中，促进体外培养的类器官的功能成熟是类器官进一步培养和发育的关键。

为此，如何将多种调控技术结合来满足类器官培养和促进其功能成熟的集成器官芯片成为当前亟需解决的技术问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种集成器官芯片及其制备方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种集成器官芯片，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。

可选地，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。