[发明专利]一种基于叶脉网眼结构仿生的多层细胞培养微器件

摘要

本发明提供了一种基于叶脉网眼结构仿生的多层细胞培养微器件，属于采用仿生手段进行微器件设计领域。该多层细胞培养微器件由三层结构组成，分别为细胞进样层、中间过渡层和仿生培养层。采用具有通孔结构的过渡层连接细胞进样层与仿生培养层。其中仿生培养层上的微通道模拟叶脉网络结构，细胞培养池模拟网眼结构镶嵌于微通道网络通道的分岔点处，用于连接微通道网络与培养池的微柱间隙结构模拟叶脉导管侧壁上的纹孔结构。本发明的多层细胞培养微器件具有较高的生物兼容性，制作简单，成本低，可以实现大批量生产。

主权项

1.一种基于叶脉网眼结构仿生的多层细胞培养微器件，其特征在于，所述的多层细胞培养微器件包括细胞进样层(1)、中间过渡层(2)和仿生培养层(3)，细胞进样层(1)位于最上层，中间过渡层(2)位于中间层，仿生培养层(3)位于底层；所述的细胞进样层(1)上设有4个通孔和1个对齐孔，4个通孔分别为培养液进样孔(4)、细胞进样孔(5)、细胞出样孔(8)和废液排出孔(9)，对齐孔(7)位于细胞进样层(1)的中心处，培养液进样孔(4)和废液排出孔(9)对称位于对齐孔(7)左右端，细胞进样孔(5)和细胞出样孔(8)对称位于对齐孔(7)上下端；细胞进样孔(5)和细胞出样孔(8)间通过通道(6)连通，通道(6)成对对称布置；与细胞出样孔(8)相连的通道(6)侧横向设有梯形微坝(18)，用于阻挡细胞被冲出培养池；所述的中间过渡层(2)上设有3个通孔，从左到右依次为培养液进样通孔(10)、培养池连通孔(11)和废液排出通孔(12)，培养液进样通孔(10)与细胞进样层(1)的培养液进样孔(4)相通，废液排出通孔(12)与细胞进样层(1)的废液排出孔(9)相通，培养池连通孔(11)与细胞进样层(1)的对齐孔(7)相对，且形状大小相同；所述的仿生培养层(3)上设有培养液储液池(13)、仿生培养池(15)和废液储液池(17)，培养液从培养液进样孔(4)通过培养液进样通孔(10)进入培养液储液池(13)，培养液储液池(13)与仿生培养池(15)间通过培养液进样通道(14)相连，仿生培养池(15)与废液储液池(17)间通过废液出样通道(16)相连；所述的培养液储液池(13)分为储液区(19)和溢流区(20)，储液区(19)位于培养液储液池(13)的最内部，储液区(19)由多个栅栏微柱(21)围成，储液区(19)的内切圆直径不小于培养液进样通孔(10)的内切圆直径，培养液通过栅栏微柱间隙(22)进入溢流区(20)，溢流区(20)与培养液进样通道(14)相通；所述的仿生培养池(15)设有两层微柱，为内微柱层和外微柱层，内微柱层是由多个排布紧密的内微柱(24)围成的多边形结构，由内微柱(24)围成的多边形结构内部为细胞培养区(23)，培养液通过内微柱(24)间的内微柱间隙(28)进入细胞培养区(23)；外微柱层位于内微柱层外侧，外微柱层中排布的外微柱(25)的数量与多边形的边数相同，将仿生培养池(15)内部的通道分为一级分岔子通道(26)和二级分岔子通道(27)；一级分岔子通道(26)为仿生培养池(15)与外微柱层间形成的通道、外微柱层中外微柱(25)间形成的通道，一级分岔子通道(26)的水力直径符合Murray定律，即一级分岔子通道(26)水力直径的三次方之和等于培养液进样通道(14)水利直径的三次方；二级分岔子通道(27)为外微柱层和内微柱层间形成的通道，二级分岔子通道(27)为最后一级子通道，模拟叶片最细的叶脉，与一级分岔子通道(26)具有相同的水力直径。