[發(fā)明專利]一種基于微流控技術(shù)構(gòu)建的牙周軟組織仿生芯片及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011192879.6
• 申請(qǐng)日: 2020-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112300940B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉慧穎;馬國(guó)武;毛紅菊;靳來(lái)娣;安凡;羅勇;林炳承
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連醫(yī)科大學(xué)
• 主分類號(hào): C12M3/06
• 分類號(hào): C12M3/06;C12N5/071;B01L3/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 周媛媛;李馨

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于微流控芯片技術(shù)構(gòu)建的牙周軟組織仿生芯片及其應(yīng)用，屬于微流控芯片領(lǐng)域。該微流控芯片主要由上下8個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)池，進(jìn)出樣口和微流控液體通道構(gòu)成；多腔室的設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞高通量，提高芯片利用效率。該方法主要有以下步驟：1)芯片基質(zhì)膠灌注；2)芯片細(xì)胞接種及培養(yǎng)；3)芯片牙周軟組織血管屏障功能監(jiān)測(cè)。本發(fā)明的一種微流控芯片有八個(gè)腔室，上、下流體可在分隔八個(gè)腔室的多孔膜上發(fā)生四次物質(zhì)交換，從而能高仿真度的模擬牙周軟組織中牙齦上皮屏障的細(xì)胞遷移過(guò)程和屏障破壞過(guò)程，同時(shí)還可以模擬牙周軟組織界面的構(gòu)建，應(yīng)用于細(xì)胞共培養(yǎng)、構(gòu)建細(xì)胞屏障、細(xì)胞遷移等研究。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種仿生芯片，具體涉及一種基于微流控芯片技術(shù)構(gòu)建的牙周軟組織仿生芯片及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

牙周病是一種細(xì)菌生物膜相關(guān)的炎癥性疾病，由局部微生物的轉(zhuǎn)移引起，它會(huì)引起牙周組織的逐漸破壞，最終導(dǎo)致牙齒脫落。由于牙周病涉及許多全身性疾病，如糖尿病、心血管疾病、吸入性肺炎、癡呆等，因此預(yù)防牙周病對(duì)促進(jìn)人體健康至關(guān)重要。然而，牙周炎通過(guò)齦下菌斑生物膜中的微生物及其產(chǎn)物引起全身炎癥及免疫反應(yīng)可能使總體系統(tǒng)性疾病風(fēng)險(xiǎn)增高。而牙周軟組織中結(jié)合上皮屏障作為對(duì)抗外來(lái)侵入者的第一道防御線，它的體外模擬對(duì)牙周病的研究至關(guān)重要。結(jié)合上皮屏障是使牙齦上皮細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞緊密相連的結(jié)構(gòu)，主要附著在牙槽骨上，防止口腔中的異物以及病菌進(jìn)入牙周深層組織而對(duì)牙周有保護(hù)作用。該屏障主要由牙齦上皮細(xì)胞表面齦溝液液體層、牙齦上皮層、細(xì)胞外基質(zhì)以及毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞層構(gòu)成。目前，體外建立牙齦上皮屏障是開(kāi)展牙周軟組織生理或病理相關(guān)機(jī)制研究的前提和基礎(chǔ)，然而，現(xiàn)有研究手段主要依賴于孔板和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，但這種方式與體內(nèi)細(xì)胞所處的三維微環(huán)境完全不同，也難以反映體內(nèi)牙周軟組織包括的多細(xì)胞空間排列、齦溝液以及血液流動(dòng)等復(fù)雜的三維組織結(jié)構(gòu)與周圍微環(huán)境。

微流控芯片技術(shù)是涉及工程學(xué)、物理、化學(xué)、生物、納米科學(xué)等眾多學(xué)科的交叉研究領(lǐng)域，通過(guò)微通道、微泵、微閥等結(jié)構(gòu)和技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)在微、納尺度上對(duì)流體的精準(zhǔn)操控，可在芯片微通道內(nèi)進(jìn)行多種細(xì)胞培養(yǎng)和流體刺激，構(gòu)建與生理環(huán)境接近并具有時(shí)空分辨特點(diǎn)的三維微環(huán)境，已成為組織器官構(gòu)建的重要?jiǎng)?chuàng)新技術(shù)。特別是微流控技術(shù)在多種微通道集成、流體界面形成及復(fù)雜細(xì)胞微環(huán)境模擬方面的功能特點(diǎn)，尤其適合于構(gòu)建包含細(xì)胞、基質(zhì)和流體等多因素共同構(gòu)成的牙周軟組織結(jié)合上皮屏障，是建立體外研究體系的理想平臺(tái)。該方面研究國(guó)內(nèi)外尚無(wú)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于微流控芯片技術(shù)構(gòu)建的牙周軟組織仿生芯片及其應(yīng)用，特別針對(duì)模擬構(gòu)建牙周軟組織屏障的主要細(xì)胞組成和基質(zhì)的三維排布，該方法具有接近體內(nèi)牙周軟組織細(xì)胞和基質(zhì)組成的特點(diǎn)。該芯片可以實(shí)現(xiàn)多種細(xì)胞的體外聯(lián)合培養(yǎng)，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)免疫細(xì)胞釋放細(xì)胞因子及進(jìn)一步影響血管內(nèi)皮細(xì)胞和牙齦上皮細(xì)胞生物學(xué)行為和機(jī)制，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)對(duì)免疫細(xì)胞在牙周軟組織屏障動(dòng)態(tài)觀察，應(yīng)用于篩選藥物、分析藥效，為研究該疾病提供了體外研究平臺(tái)。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，解決已有技術(shù)中所存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于微流控芯片技術(shù)構(gòu)建的牙周軟組織仿生芯片，所述牙周軟組織仿生芯片從上到下依次包括上層基板、多孔膜和下層基板，所述上層基板上設(shè)有2條平行的出液微通道a，上層基板上還設(shè)有進(jìn)液微通道a，進(jìn)液微通道a與出液微通道a垂直形成“土”字狀結(jié)構(gòu)，其中出液微通道a的4個(gè)端點(diǎn)上各設(shè)有一個(gè)出液口a，進(jìn)液微通道a上不與出液微通道a相交的端點(diǎn)上設(shè)有第一進(jìn)液口，2條出液微通道a上均分別設(shè)有兩個(gè)腔室a，且每條出液微通道a上的兩個(gè)腔室a以進(jìn)液微通道a為對(duì)稱軸分布在兩側(cè)；

下層基板上設(shè)有2條平行的出液微通道b，下層基板上還設(shè)有進(jìn)液微通道b，進(jìn)液微通道b與出液微通道b垂直形成“土”字狀結(jié)構(gòu)，其中出液微通道b的4個(gè)端點(diǎn)上各設(shè)有一個(gè)出液口b，進(jìn)液微通道b上不與出液微通道b相交的端點(diǎn)上設(shè)有第三進(jìn)液口，2條出液微通道b上均分別設(shè)有兩個(gè)腔室b，且每條出液微通道b上的兩個(gè)腔室b以進(jìn)液微通道b為對(duì)稱軸分布在兩側(cè)；