[發明專利]仿生肺部氣液暴露的微流控芯片給藥及細胞培養系統

在審

• 申請號: 202010435639.8
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111575189A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 鄭璐璐;王宇聞;張大偉;戴博;范子鵬;莊松林
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: C12M3/04
• 分類號: C12M3/04;C12M1/04;B01L3/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 褚明偉

本發明涉及一種仿生肺部氣液暴露的微流控芯片給藥及細胞培養系統，包括暴露腔室、微流控暴露芯片、微流控細胞培養芯片、基底載玻片，所述微流控暴露芯片與微流控細胞培養芯片之間設有聚碳酸酯膜，所述微流控暴露芯片上開設有暴露芯片連通管道，所述微流控細胞培養芯片上開設有微流控細胞培養芯片連通管道，所述聚碳酸酯膜上的暴露芯片連通管道中用于培養一種細胞，所述基底載玻片上的微流控細胞培養芯片連通管道中用于培養另一種細胞。與現有技術相比，本發明整體操作簡單，可實現在線監測，具有可靠性和真實性等優點。同時引進了微流控生物芯片技術降低了實驗的成本與周期，而芯片管路的自由設計使實驗具有較大的自由度。

技術領域

本發明屬于生物微流控芯片仿生領域，尤其是涉及一種仿生肺部氣液暴露的微流控芯片給藥及細胞培養系統。

背景技術

肺在作為人體呼吸器官的同時，也是人體重要的造血器官，研究表明正常人身體有一半以上的血小板來自肺部。然而，由于環境污染、生物病毒以及部分氣溶膠顆粒的侵入，再加上現在人過度勞累、酗酒、不良的作息習慣等原因使得人體肺器官極易受到損傷。因此，對于肺器官的毒理和藥理研究顯得尤為重要。當前肺部給藥的方式多為鼻腔給藥，鼻腔給藥是通過霧化器將藥物霧化，使藥物以氣溶膠形式進入人體，再通過肺部的氣液交換以達到吸收的目的。然而在各種研究中較為常用的仿生肺部給藥系統多為單層肺細胞或者小動物活體，前者在結構上無法模擬復雜多層的肺部結構，且單層細胞培養通常完全浸沒在培養基中，并不能很好得模擬肺所處的氣液環境。后者成本較貴，培養實驗周期較長，操作較為復雜。因此，迫切需要一種更為完善的仿生肺部給藥及細胞培養系統。

發明內容

本發明是針對現在肺相關藥理實驗中采用的肺器官模型存在的問題，提出一種結合微流控生物芯片實現的仿生肺部氣液暴露的微流控芯片給藥及細胞培養系統。

本發明期待解決的技術問題：一是可以進行多層細胞培養；二是上層細胞處于氣液暴露環境之中；三是降低成本，減少實驗周期。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

本發明提供一種仿生肺部氣液暴露的微流控芯片給藥及細胞培養系統，包括暴露腔室、微流控暴露芯片、微流控細胞培養芯片、基底載玻片，所述微流控暴露芯片、微流控細胞培養芯片及基底載玻片均位于暴露腔室內，且所述微流控暴露芯片位于微流控細胞培養芯片上，所述微流控細胞培養芯片位于基底載玻片上，所述微流控暴露芯片與微流控細胞培養芯片之間設有聚碳酸酯膜，所述微流控暴露芯片上開設有暴露芯片連通管道，所述微流控細胞培養芯片上開設有微流控細胞培養芯片連通管道，所述聚碳酸酯膜上的暴露芯片連通管道中用于培養一種細胞，所述基底載玻片上的微流控細胞培養芯片連通管道中用于培養另一種細胞。

在本發明的一個實施方式中，所述暴露芯片連通管道與微流控細胞培養芯片連通管道設置數量相同，所述暴露芯片連通管道位于微流控細胞培養芯片連通管道的正上方，且兩者水平方向的位置重合。

在本發明的一個實施方式中，所述聚碳酸酯膜設置在暴露芯片連通管道與微流控細胞培養芯片連通管道之間，且將暴露芯片連通管道與微流控細胞培養芯片連通管道相隔開。

在本發明的一個實施方式中，所述暴露腔室上方開設有用于進入氣溶膠顆粒藥物的進氣口。

在本發明的一個實施方式中，所述微流控細胞培養芯片上開設有培養基進出口，所述培養基進出口設置數量與微流控細胞培養芯片連通管道數量相同，且每個培養基進出口分別與一個微流控細胞培養芯片連通管道相連通。

在本發明的一個實施方式中，所述培養基進出口開設在水平方向。

在本發明的一個實施方式中，所述微流控暴露芯片、聚碳酸酯膜、微流控細胞培養芯片及基底載玻片相鍵合構成多層培養系統。