[發明專利]一種類器官灌流培養芯片及其使用方法

在審

• 申請號: 202010559574.8
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111548939A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 王麗;魏文博;王南;馮可
• 申請（專利權）人: 蘇州濟研生物醫藥科技有限公司
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/00
• 代理公司: 蘇州市方略專利代理事務所(普通合伙) 32267
• 代理人: 石磊

本發明屬于器官芯片領域，具體公開了一種類器官灌流培養芯片及其使用方法，所述芯片含有一個可灌流的腔室（100），所述腔室（100）設有一組流體的出入口（101）；所述腔室（100）分為微孔和微柱兩層，腔室微孔層（110）為實心結構，并在其中開設有陣列結構的微孔（102），在每個微孔（102）的周圍至少設有3個微柱（103），所述微柱（103）凸出微孔（102）的表面，形成帶有空隙的腔室微柱層（120）；所述腔室微柱層（120）的微柱（103）之間形成可互通的獨立空間（104）；本芯片可以實現在同一芯片內高通量的類器官制備與灌流培養，操作簡單，芯片內形成的類器官可以應用于生物醫學、發育學、新藥研發、毒理學等領域的研究工作。

技術領域

本發明屬于器官芯片領域，具體公開了一種類器官灌流培養芯片及其使用方法。

背景技術

隨著細胞生物學與類器官技術的發展，細胞三維培養技術正逐漸取代傳統二維細胞培養技術。目前，多種類型的細胞都有較強的自組裝能力，比如多潛能干細胞、腫瘤細胞、組織細胞等。三維細胞球是由多種細胞自組裝形成的三維聚集體，更接近體內組織細胞的結構形態并且更有利于其功能機制的研究。因此，三維細胞球可以被用于眾多生物學以及生物醫學領域的研究中，例如：發育學、病理學、藥理學、癌癥治療等。

現有三維細胞聚集培養方法主要有懸滴法、懸浮培養、液滴法等，通過這些方法制備的細胞球的可控性與重復性較差。相比之下，通過具有凹陷結構的芯片進行細胞聚集培養可以實現高通量以及較高的可控性與重復性。然而目前要對類器官進行灌流培養，還需要將凹槽內形成的細胞球取出，再放置到另一個芯片或低黏附的培養皿內，增加了操作的復雜程度，例如：需要在顯微鏡下對類器官進行分離、挑選、轉移。同時難以滿足高通量的需求。

發明內容

針對以上不足，本發明公開了一種類器官灌流培養芯片及其使用方法，所述器官芯片為微孔和微柱兩層的結構，該芯片微孔層內設有陣列結構的微孔，可以滿足高通量的類器官制備，同時芯片微柱層設有的微柱結構之間可以形成相對獨立的空間，將芯片翻轉后，微孔層微孔內形成的類器官可以進入微柱層中對應的相對獨立空間，而微柱之間的間隙可以滿足灌流培養時的營養物質交換，同時可以排除代謝廢物、凋亡的細胞以及細胞碎片等。

本發明的技術方案如下：

一種類器官灌流培養芯片，所述芯片含有一個可灌流的腔室，所述腔室設有一組流體的出入口；所述腔室分為微孔和微柱層，腔室微孔層為實心結構，并在其中開設有陣列結構的微孔，在每個微孔的周圍至少設有3個微柱，所述微柱凸出微孔的表面，形成帶有空隙的腔室微柱層；所述腔室微柱層的微柱之間形成可互通的獨立空間；所述出入口連通所述腔室微柱層。

進一步的，上述一種類器官灌流培養芯片，所述芯片的微孔層頂部設有一組連接出入口的儲液池；所述儲液池可以配有一組蓋子；所述蓋子內設有一組與出入口連通的流體通道，所述微柱層底面采用可逆封接。

進一步的，上述一種類器官灌流培養芯片，所述腔室的橫截面選自但不限定于圓形、橢圓形、正方形和長方形；所述腔室的橫截面的半徑或者對角線長度為1-100mm；所述室的高度為0.6-2mm。

進一步的，上述一種類器官灌流培養芯片，所述儲液池為圓柱形結構，體積為50-500微升；所述蓋子與所述儲液池的內徑相匹配，可以對儲液池進行密封；所述蓋子內通道外側為魯爾接頭或寶塔樣接頭。

進一步的，上述一種類器官灌流培養芯片，所述微孔的開口為正方形或圓形；當開口為正方形時，正方形的邊長為200-800微米；當開口為圓形時，圓形的直徑為200-800微米。

進一步的，上述一種類器官灌流培養芯片，所述微孔的側壁為垂直或傾斜的；所述微孔底部為平面結構或“U”型結構。

進一步的，上述一種類器官灌流培養芯片，述微孔的深度為200-600微米。