[发明专利]一种通用型器官芯片模块和三维立体多器官芯片

说明书

本发明公开了一种通用型器官芯片模块，由底板、下层基板、中层基板和顶板组成；其中，下层基板叠加于底板上，下层基板上开设有通孔，通孔与底板构成组织培养腔室，组织培养腔室内用于培养微型组织以模拟器官；中层基板叠加于下层基板的上方，其下侧面在水平方向上刻蚀有水平微通道；顶板设置于所述中层基板上，用于压合中层基板和下层基板；顶板上设置有与水平微通道连通的流体接口；下层基板的侧壁上具有纵向微通道，纵向微通道与中层基板上的水平微通道连通。本发明还公开了由多个通用型器官芯片模块组成的三维立体多器官芯片及其应用。本发明的通用型器官芯片模块，可以使器官芯片实现模块化，使立体化多器官芯片的构建成为可能。

技术领域

本发明涉及器官芯片技术领域，具体涉及一种通用型器官芯片模块和三维立体多器官芯片。

背景技术

器官芯片是一种在载玻片大小的芯片上构建的器官生理微系统，包含有活体细胞、组织界面、生物流体和机械力等器官微环境关键要素。它可在体外模拟人体不同组织器官的主要结构功能特征和复杂的器官间联系，用以预测人体对药物或外界不同刺激产生的反应，在生命科学和医学研究、新药研发、个性化医疗、毒性预测和生物防御等领域具有广泛的应用前景。

多器官芯片是器官芯片的明珠，可以模拟人体，考察药物作用的总体效应，但是目前多器官芯片普遍存在的问题是：第一，多器官芯片集成器官的数目不够多，难于模拟人体；第二，每一种多器官芯片都有自己的设计，比较难于标准化和工业化生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种通用型的多器官芯片构建模块，通过这些模块的自由组合，便可以构建多器官芯片，而且该多器官芯片可以是三维立体的。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供了一种通用型器官芯片模块，所述模块由底板、下层基板、中层基板和顶板组成；

其中，所述下层基板叠加于所述底板上，下层基板上开设有通孔，所述通孔与底板构成组织培养腔室，所述组织培养腔室内用于培养微型组织以模拟器官，所述微型组织包括哺乳动物原代组织、细胞球和类器官；

所述中层基板叠加于所述下层基板的上方，所述中层基板的下侧面在水平方向上刻蚀有水平微通道，所述组织培养腔室内的微型组织通过所述水平微通道内的流体进行通讯；

所述顶板设置于所述中层基板上，用于压合中层基板和下层基板；所述顶板上设置有与所述水平微通道连通的流体接口；

所述下层基板的侧壁上具有纵向微通道，所述纵向微通道与所述中层基板上的水平微通道连通。

进一步地，所述组织培养腔室的底面为具有微纳米形貌的超疏水表面，其与水相溶液的接触角大于120°；

或所述组织培养腔室的底面修饰有微纳米形貌的高分子涂层，所述高分子涂层与水相溶液之间的接触角小于90°。

本发明中，组织培养腔室的底面是经过修饰的低粘附表面，从而在培养微型组织时，微型组织不会粘附在孔底从而崩解。

在一种实施方式中，形成所述超疏水表面的方法为：将纳米二氧化硅颗粒、正己烷和氯仿混合后进行超声处理，使纳米二氧化硅颗粒分散于混合溶液中；接着，将PMMA板材浸入所述混合溶液中，取出晾干，即得到了具有微纳米结构的超疏水表面。

优选地，上述形成所述超疏水表面的方法为：称取0.25-2g直径为2-200nm的疏水性纳米二氧化硅颗粒，量取20-500ml正己烷和0.5-50ml氯仿。将上述材料混合后进行超声处理，使纳米二氧化硅颗粒完全分散在混合溶液中。将PMMA板材浸入上述溶液中约5-300秒，取出晾干，便得到了具有表面超疏水微纳米结构的PMMA表面。