CN103981096B - 一种两层细胞培养体系器官芯片及其制备方法 - Google Patents

一种两层细胞培养体系器官芯片及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103981096B
CN103981096B CN201410229506.XA CN201410229506A CN103981096B CN 103981096 B CN103981096 B CN 103981096B CN 201410229506 A CN201410229506 A CN 201410229506A CN 103981096 B CN103981096 B CN 103981096B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
cell culture
chip
microfluidic channel
culture system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201410229506.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN103981096A (zh
Inventor
顾忠泽
郑付印
赵远锦
邹昕
周雯婷
陆洁
丁海波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN201410229506.XA priority Critical patent/CN103981096B/zh
Publication of CN103981096A publication Critical patent/CN103981096A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103981096B publication Critical patent/CN103981096B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502707—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the manufacture of the container or its components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502753—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by bulk separation arrangements on lab-on-a-chip devices, e.g. for filtration or centrifugation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/10—Integrating sample preparation and analysis in single entity, e.g. lab-on-a-chip concept
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/12—Specific details about manufacturing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0819—Microarrays; Biochips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0887—Laminated structure

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

本发明涉及一种两层细胞培养体系器官芯片及其制备方法，该器官芯片包括两层细胞培养体系，每层均有培养液微流体通道，药物微流体通道，细胞培养室，药物检测池。该器官芯片设计有微结构和微流体通道，两种细胞分别固定在各自特定的细胞培养室，细胞之间通过微流体通道进行细胞间信号传输与相互作用。该器官芯片实现了两种或多种细胞的平行植入和共培养，操作简单，降低了实际样品的用量，简化了细胞植入过程，具有便携、经济、高效和准确的特点；并且可以独立的进行细胞种植和培养以及药物毒性或药理活性的检测。本发明是模拟人体器官结构和功能而制备的微型化，自动化，可视化的新型器官芯片，从而为组织和再生工程、器官移植以及药物评价提供有效地理论依据。

Description

一种两层细胞培养体系器官芯片及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种器官芯片及其制备方法，特别涉及一种两层细胞培养体系器官芯片及其制备方法。属于生物医药技术领域。
背景技术
器官芯片是一个基于多通道流体芯片的三维细胞培养系统，由多个模拟人体组织和器官环境的细胞培养分区集合而成。在各分区通过仿生循环系统进行连接。器官芯片中还包含有集成化的微型传感和成像器件用于实时、在线检测三维细胞聚集体生长的微环境和生长状态、组织和器官间相互作用等。其主要目标是要在芯片上模拟生物体的环境进行细胞、组织和器官的培养，研究并控制细胞在体外培养过程中的生物学行为，从而实现能够模拟生物体环境的器官移植以及药物评价等。
从药物研发的基本过程中，我们可以知道研发安全有效的药物是一个长期、艰难和昂贵的进程。其中，药物研发最具挑战性的一个环节是如何测试药物的有效性和安全性。通常情况下，对正常和疾病的生理过程的分析通常需要使用动物模型，它不但昂贵、耗时，而且存在伦理上的争论，更大的问题是，使用动物模型常常无法准确预测人类的反应。因此，通过体外培养人体细胞，模拟细胞在正常情况下的分裂分化、生长繁殖和信息交流等，研究人员就可以借助特定的检测和分析手段获得需要的测试数据。但是由于细胞在体内生长和体外培养所处的环境有很大不同，虽然细胞、组织和器官体外培养技术已有了较大进步，但现有的2D和3D培养模型及静态贴壁培养仍然没有能够完全模拟出在体内微环境下这些特异性器官的动态变化行为。为了建立更类似于体内环境的培养体系，从而使细胞间能相互沟通信息，相互促进生长增殖，人们在细胞培养技术的基础上发展了共培养技术。它包括两种构建模式：直接共培养体系，即两种或两种以上细胞同时或分别接种于同一区域，不同种类细胞之间直接接触；间接共培养体系，即将两种或2两种以上的细胞接种于不同的载体或不同的细胞培养区域，然后将这两种载体或区域置于同一环境之中，使不同种类的细胞共用同一种培养体系而不直接接触。此共培养体系在诱导细胞分化，维持细胞功能和活力，调控细胞增殖，提高代谢产物产量中相互影响和促进并发挥积极作用。
器官芯片则突破了细胞培养和模式动物实验的局限。在芯片表面制备微结构和微通道，依靠微通道中多层液体之间的层流效应驱动微流体定向流动，同时完成不同器官和组织的细胞植入到不同的细胞培养区域。通过选取不同的人体细胞种类的正常和病理两种模型，模拟不同器官的功能并进行相关疾病的检测治疗。细胞培养和药物检测过程中，借助透析膜透析收集小分子药物和代谢产物，并通过荧光染色等技术进行细胞的标记和形貌观测，用MTT、MTS、XTT、阿玛兰试剂、DNA定量试剂盒等进行细胞的活力表征，并根据不同器官和组织的功能特性，运用不同的细胞检测试剂盒或组织染色等技术进行相关的细胞功能表征。
人体器官芯片的研究在国际上虽然尚处于起步阶段，但是由于其在药物开发、疾病诊断和治疗方面的应用前景，受到了国际上的广泛重视。欧美日等国家研究机构已在政府资助下开展相关的基础研究并取得了一定的研究成果，开发出不同种类的脑芯片、肺芯片、心脏芯片、肾芯片、肝脏芯片、脾芯片、肠芯片等个多种器官的芯片，同时也有多器官集成在同一个微小芯片上，以期用于器官功能模拟和替代动物模型进行药物筛选研究。目前器官芯片的研究多采用单一细胞种类或单一培养体系，且多为细胞平板贴壁生长，很难模拟体内的生理微环境。本芯片采用两层共培养体系进行细胞的共培养，同时进行细胞的三维培养，方便与药物进行相互作用并实现实时在线监测，是模拟人体器官结构和功能而制备的微型化，自动化，可视化的新型器官芯片，从而为组织和再生工程、器官移植以及药物评价提供有效地理论依据。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种两层细胞培养体系器官芯片，进行多细胞的平行三维培养并和药物相互作用，进行药物的安全性和有效性评估，解决了传统的药物筛选的使用动物模型，昂贵、耗时，且存在伦理争议，解决了现有细胞培养体系的细胞贴壁生长，用途单一，不易于微型化和集成化等缺点。并且提供了这种两层细胞培养体系器官芯片的制备方法。
技术方案：为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案：
一种两层细胞培养体系器官芯片，所述两层细胞培养体系器官芯片由上层、中层、下层三层片基形成两层共培养体系：上层培养体系，下层培养体系；每层细胞培养体系均有培养液微流体通道，药物微流体通道，细胞培养室，弯管和检测池；其中上层培养液微流体通道设有进口和出口，下层培养液微流体通道设有进口和出口；上层药物微流体通道设有进口和出口，下层药物微流体通道设有进口和出口；两层共培养体系中的培养液微流体通道的外围直角通道和中间弯曲通道路程相同；上层和下层药物微流体通道与弯管连接并最终通入检测池；每层培养体系均在细胞培养室位置垂直交叉，两层共培养体系中的微流体通道位置对称分布且由中层片基间隔开；上下两层共培养体系在细胞培养室通过微孔道连通；检测池在上层、中层、下层三层片基两两结合界面位置各设置一层透析膜。
所述器官芯片的片基为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚碳酸酯(PC)、玻璃、硅片、生物膜、聚四氟乙烯膜或硝酸纤维素膜的一种或几种。
所述细胞培养室的培养基质为明胶、壳聚糖、丝素蛋白、纤维蛋白胶、精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)、基质胶(Matrigel)、海藻酸钠、聚乙二醇(PEG)、聚乙二醇丙烯酸酯(PEGDA)或异甲基丙烯酰胺(NIPAM)的一种或几种。
所述细胞培养室和检测池的有效深度相同，其有效深度为200μm～5mm；细胞培养室和检测池的有效深度大于培养液微流体通道和药物微流体通道的有效深度，培养液微流体通道和药物微流体通道的有效深度为100μm～3mm。
所述芯片弯管长度依芯片尺寸增减，弯曲弧数为1～10。
所述微孔道直径为10μm～500μm，围绕细胞培养室均匀分布，数量为8、12、16或24。
所述检测池在上层、中层、下层三层片基两两结合界面位置透析膜的截留分子量为500KD～20000KD。
所述的一种两两层细胞培养体系器官芯片的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)用计算机辅助设计软件设计和绘制器官芯片中各层芯片的微结构和微通道图形，通过微加工技术在各层器官芯片基材表面上加工；
(2)利用两层粘性薄膜，将制备或复制的各层芯片对齐、粘合、加压和键合，组成两层细胞共培养的器官芯片；或以化学键合进行聚二甲基硅氧烷芯片的复制，将聚二甲基硅氧烷液体灌注在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)反模版上，并经固化成型后进行等离子体处理，进行芯片键合。
所述微加工方法是数控铣刻方法、激光刻蚀方法、软刻蚀方法、模数法方法、热压法方法、化学腐蚀方法或光刻、电铸和注塑综合方法(LIGA技术)的一种或几种。
有益效果：
(1)所述器官芯片便于观察，设备简单，直接采样，培养基和试剂用量小，平行培养能力高，能更真实的反应不同细胞的相互作用及影响。
(2)器官芯片以注射泵推动力及液差产生的重力作为流体流动驱动力，可以批量连续供应，多次利用，灵活设计和组装。
(3)两层细胞共培养体系更接近体内的细胞和组织微结构和微环境，是更好的体外模拟体内环境的细胞培养系统。这样将三维培养的两层细胞载体集成在一个小的微流体芯片上，通过实时在线检测细胞生长情况及其与药物的相互作用，可以极大地提高药物筛选的效率，同时减少试验动物的需求。
(4)两层三维细胞共培养器官芯片借助微流体芯片的形式建立或维持功能器官和类器官及组织的体内微环境，借助微流体通道保证芯片及生物材料内部种子细胞正常的生理功能并进行充分的物质交换，并可以体外实时在线的观测细胞、组织和器官的生物学行为，从而为组织和再生工程，器官移植和以及药物评价提供有效地理论依据。
(5)本发明芯片采用两层细胞共培养系统，两层细胞均可采用三维细胞生长基质，并可以相互贯通，进行物质交换和信号交流，相互促进和影响，且芯片采用透析膜透析分离不同分子量的药物分子或代谢产物，增强了检测的目标性并降低了检测的难度。发明芯片灵敏度高、响应时间快、稳定性好、易于微型化和产业化，在细胞生物学，组织和再生工程，器官移植和药物筛选领域具有广泛的应用前景。
附图说明
图1.两层细胞培养器官芯片的结构Auto-CAD设计图。其中，11为上层药物溶液进口，12为下层药物溶液进口，13为上层培养液进口，14下层培养液进口，15为上层培养液出口，16下层培养液出口，17为上层检测池出口，18为中间层检测池出口，19为下层检测池出口，110为细胞培养室，111为微孔道，112为检测池，113为弯管，114为上层芯片，115为中间层芯片，116为下层芯片，117为直角通道，118为弯曲通道。
图2.两层细胞培养器官芯片的中间截面图。其中，21为上层细胞培养体系，22为下层细胞培养体系，111为微孔道，112为检测池，25为透析膜。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例1芯片的制备
1)聚甲基丙烯酸(PMMA)芯片的制备
用计算机辅助设计软件设计和绘制两层细胞培养器官芯片的三层芯片的微结构和微通道图形，利用数控CNC系统加工制备三层聚甲基丙烯酸(PMMA)芯片的微结构和微通道。分别用自来水、蒸馏水清洗各层芯片，并用乙醇擦拭芯片表面残留的指纹、油渍等污渍。在两面胶薄膜上，用刻字机加工制备芯片所需要的微结构和微通道，将三层芯片对齐、粘合、加压缝合，制成有四个入口，四个细胞培养室，上下两层共培养体系，具两层透析膜间隔的检测池，五个出口的两层细胞培养器官芯片。
2)聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片的制备
用计算机辅助设计软件设计和绘制两层细胞培养器官芯片的三层芯片的微结构和微通道图形，利用数控CNC系统加工制备三层聚甲基丙烯酸(PMMA)芯片的微结构和微通道的复制反模板芯片。分别用自来水、蒸馏水清洗各层芯片，并用乙醇擦拭芯片表面残留的指纹、油渍等污渍。在两面胶薄膜上，用刻字机加工制备复制反模板所需要的微结构和微通道，用PDMS灌注PMMA反模板复制出PDMS芯片，用等离子体处理PDMS表面，然后将三层芯片对齐、加压，热交联键合成PDMS芯片，制成有四个入口，四个细胞培养室，上下两层共培养体系，具两层透析膜间隔的检测池，五个出口的两层细胞培养器官芯片。
实施例2微孔膜两层共培养体系芯片的制备
用计算机辅助设计软件设计和绘制两层细胞培养器官芯片的上下两层芯片的微结构和微通道图形，利用数控CNC系统加工制备三层聚甲基丙烯酸(PMMA)芯片的微结构和微通道或制备PDMS复制反模板.在细胞培养区域添加一层光刻胶微孔膜，微孔直径在5μm～20μm，然后将两层芯片对齐、加压，或热交联键合成芯片，制成微孔膜两层细胞培养器官芯片。
实施例3细胞的平行植入和共培养
关闭药物进出口，在上下层细胞溶液进出口内注入不同的细胞，控制注射泵流速以及入口和出口的液差高度，从而控制层流速度，使细胞溶液缓慢流经微通道进入细胞培养室，从而完成细胞的植入，并进行平板贴壁培养或三维凝胶基质培养。供给细胞培养液，细胞培养一段时间，待贴壁或固定生长后，进行培养基的循环流动培养，促进细胞稳定生长和增殖，保持细胞的活力和功能。
实施例4药物活性及安全性检测
打开药物进口，通过调节培养液和药物溶液的流速来控制不同的药物浓度，进入细胞培养室和细胞进行充分接触。在检测池中收集相互作用后的药物及代谢产物，并可以借助透析膜透析收集小分子药物和代谢产物，并通过荧光染色等技术进行细胞的标记和形貌观测，并用MTT、MTS、XTT、阿玛兰试剂、DNA定量试剂盒等进行细胞的活力表征，并根据不同器官和组织的特性，选用不同的细胞试剂盒或组织染色等技术进行相关的细胞功能表证，如检测肝脏细胞的尿素合成、白蛋白分泌、P450酶活性等细胞功能特性。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种两层细胞培养体系器官芯片，其特征是该两层细胞培养体系器官芯片由上层(114)、中层(115)、下层(116)三层片基形成两层共培养体系：上层培养体系(21)，下层培养体系(22)；每层细胞培养体系均有培养液微流体通道，药物微流体通道，细胞培养室(110)，弯管(113)和检测池(112)；其中培养液微流体通道通过1对外围直角通道(117)和1对中间弯曲通道(118)与4个细胞培养室(110)并联连通，上层培养液微流体通道设有进口和出口，下层培养液微流体通道设有进口和出口；两层共培养体系中的培养液微流体通道的外围直角通道(117)和中间弯曲通道(118)路程相同；药物微流体通道串联穿过4个细胞培养室(110)；上层药物微流体通道设有进口和出口，下层药物微流体通道设有进口和出口，上层和下层药物微流体通道与弯管(113)连接并最终通入检测池(112)；每层培养体系的培养液微流体通道和药物微流体通道均在细胞培养室(110)位置垂直交叉，两层共培养体系中的微流体通道位置对称分布且由中层片基(115)间隔开；上下两层共培养体系在细胞培养室(110)通过微孔道(111)连通，所述的微孔道(111)直径为10μm～500μm，围绕细胞培养室(110)均匀分布，数量为8、12、16或24；检测池(112)在上层(114)、中层(115)、下层(116)三层片基两两结合界面位置各设置一层透析膜(25)。
2.根据权利要求1所述的一种两层细胞培养体系器官芯片，其特征在于所述器官芯片的片基为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚二甲基硅氧烷PDMS、聚碳酸酯PC、玻璃、硅片、生物膜、聚四氟乙烯膜或硝酸纤维素膜中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种两层细胞培养体系器官芯片，其特征在于所述细胞培养室的培养基质为明胶、壳聚糖、丝素蛋白、纤维蛋白胶、精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸RGD、基质胶Matrigel、海藻酸钠、聚乙二醇PEG、聚乙二醇丙烯酸酯PEGDA或异甲基丙烯酰胺NIPAM中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种两层细胞培养体系器官芯片，其特征在于所述细胞培养室(110)的内圆形槽和检测池(112)的有效深度相同，其有效深度为200μm～5mm；细胞培养室(110)的内圆形槽和检测池(112)的有效深度大于细胞培养室(110)大圆环形槽，培养液微流体通道和药物微流体通道的有效深度，细胞培养室(110)的大圆环形槽，培养液微流体通道和药物微流体通道的有效深度为100μm～3mm。
5.根据权利要求1所述的一种两层细胞培养体系器官芯片，其特征在于所述芯片弯管(113)长度依芯片尺寸增减，弯曲弧数为1～10。
6.根据权利要求1所述的一种两层细胞培养体系器官芯片，其特征在于所述检测池(112)在上层(114)、中层(115)、下层(116)三层片基两两结合界面位置透析膜的截留分子量为500KD～20000KD。
7.一种如权利要求1所述的一种两层细胞培养体系器官芯片的制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
(1)用计算机辅助设计软件设计和绘制器官芯片中各层芯片的微结构和微通道图形，通过微加工技术在各层器官芯片基材表面上加工；
(2)利用两层粘性薄膜，将制备或复制的各层芯片对齐、粘合、加压和键合，组成两层细胞共培养的器官芯片；或以化学键合进行聚二甲基硅氧烷芯片的复制，将聚二甲基硅氧烷液体灌注在聚甲基丙烯酸甲酯反模版上，并经固化成型后进行等离子体处理，进行芯片键合。
8.根据权利要求7所述的一种两层细胞培养体系器官芯片的制备方法，其特征在于所述微加工方法是数控铣刻方法、激光刻蚀方法、软刻蚀方法、模数法方法、热压法方法、化学腐蚀方法或光刻、电铸和注塑综合方法中的一种或几种。
CN201410229506.XA 2014-05-27 2014-05-27 一种两层细胞培养体系器官芯片及其制备方法 Expired - Fee Related CN103981096B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410229506.XA CN103981096B (zh) 2014-05-27 2014-05-27 一种两层细胞培养体系器官芯片及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410229506.XA CN103981096B (zh) 2014-05-27 2014-05-27 一种两层细胞培养体系器官芯片及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103981096A CN103981096A (zh) 2014-08-13
CN103981096B true CN103981096B (zh) 2015-11-18

Family

ID=51273266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410229506.XA Expired - Fee Related CN103981096B (zh) 2014-05-27 2014-05-27 一种两层细胞培养体系器官芯片及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103981096B (zh)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104524652B (zh) * 2015-01-29 2017-06-16 中国科学技术大学 一种人工肝体外工作平台
CN105176816B (zh) * 2015-10-30 2017-09-26 东南大学 一种基于细胞聚集体的微脉管肝脏芯片及其制备和使用方法
CN105754855B (zh) * 2016-04-12 2018-08-21 中国航天员科研训练中心 一种流加式两层细胞共培养器官芯片
CN105925480B (zh) * 2016-05-12 2018-07-13 大连理工大学 用于血脑屏障药物通透性高通量筛选的微流控芯片及制备方法
CN107955788A (zh) * 2016-10-14 2018-04-24 中国科学院大连化学物理研究所 一种器官芯片上的微流体驱动方法
CN106591127A (zh) * 2016-12-19 2017-04-26 浙江大学 具有三维表面微结构的细胞培养装置及其制造方法
CN107460122B (zh) * 2017-07-11 2019-04-23 南方医科大学珠江医院 细胞聚球三维培养及药物筛选的装置和该装置的使用方法
CN109868256A (zh) * 2018-02-09 2019-06-11 百澳瑞派（天津）生物科技有限公司 一种肾器官芯片及肾器官药物检测模型
CN109055204B (zh) * 2018-10-19 2024-03-26 杭州捷诺飞生物科技股份有限公司 药物筛选用器官芯片
CN109027688B (zh) * 2018-10-26 2021-04-30 郑州大学 一种低压液路集成块及其加工工艺
CN112300930A (zh) * 2019-07-31 2021-02-02 上海新微技术研发中心有限公司 一种微流控实验板及双面细胞培养方法
CN112300929B (zh) * 2019-07-31 2022-12-02 上海新微技术研发中心有限公司 一种微流控实验板及双面细胞培养方法
CN112403539A (zh) * 2019-08-23 2021-02-26 无锡源清天木生物科技有限公司 一种微流控芯片
CN110988322A (zh) * 2019-12-05 2020-04-10 大连理工大学 一种利用微流控器官芯片对化合物毒性分型的方法
CN111718853B (zh) * 2020-07-03 2022-08-02 中山大学 一种用于药物筛选的2d和3d一体化肿瘤器官培养芯片的制备方法
CN112080425A (zh) * 2020-09-07 2020-12-15 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种器官芯片、上皮/内皮屏障模型器件及其制作方法
CN112264115B (zh) * 2020-10-26 2022-03-11 南京鼓楼医院 一种搭载分子印迹反蛋白石结构微球的鱼骨微流控芯片及其制备方法
CN112375681B (zh) * 2020-11-19 2022-06-07 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种器官芯片及其应用
CN113447548A (zh) * 2021-06-09 2021-09-28 华东师范大学 一种检测器官芯片生理病理参数的生物传感系统的构建方法
CN114907974A (zh) * 2021-06-25 2022-08-16 上海睿钰生物科技有限公司 培养装置
CN114015568B (zh) * 2021-10-08 2024-02-23 北京龙迈达斯科技开发有限公司 一种类器官芯片及其制备方法
CN113862154A (zh) * 2021-12-03 2021-12-31 东南大学苏州医疗器械研究院 用于器官组织三维培养的器官芯片及器官组织的培养方法
CN114525208A (zh) * 2022-01-28 2022-05-24 安徽骆华生物科技有限公司 一种肠器官仿生芯片
CN114657127A (zh) * 2022-02-28 2022-06-24 武汉大学 一种大脑类器官模型及其制备方法与应用
CN114849801A (zh) * 2022-04-26 2022-08-05 复旦大学 通量化体外细胞、组织、器官培养和分析的微流控装置
CN115322904B (zh) * 2022-10-12 2023-01-31 成都诺医德医学检验实验室有限公司 一种模拟膀胱结构的类器官培养装置及其应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2628790A1 (en) * 2012-02-16 2013-08-21 Fachhochschule Kaiserslautern Micro fluidic system for simulating in vivo-equivalent cell barriers
CN103710263A (zh) * 2012-09-28 2014-04-09 江苏吉锐生物技术有限公司 细胞培养装置
AU2009254177B2 (en) * 2008-06-04 2014-09-11 Tissuse Gmbh Organ-on-a-chip-device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2009254177B2 (en) * 2008-06-04 2014-09-11 Tissuse Gmbh Organ-on-a-chip-device
EP2628790A1 (en) * 2012-02-16 2013-08-21 Fachhochschule Kaiserslautern Micro fluidic system for simulating in vivo-equivalent cell barriers
CN103710263A (zh) * 2012-09-28 2014-04-09 江苏吉锐生物技术有限公司 细胞培养装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN103981096A (zh) 2014-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103981096B (zh) 一种两层细胞培养体系器官芯片及其制备方法
Ramadan et al. Organ-on-a-chip engineering: Toward bridging the gap between lab and industry
CN103981085B (zh) 一种自设浓度梯度药物筛选器官芯片及其制备方法
Liu et al. Applications of gelatin methacryloyl (GelMA) hydrogels in microfluidic technique-assisted tissue engineering
CN105176816B (zh) 一种基于细胞聚集体的微脉管肝脏芯片及其制备和使用方法
Huang et al. A dynamic hanging-drop system for mesenchymal stem cell culture
CN102666834A (zh) 用于细胞培养的微尺度多流体流生物反应器
CN106544271A (zh) 一种研究肿瘤侵袭血管的多细胞3d共培养装置和方法
WO2017175236A1 (en) Microfluidic platform for developing in-vitro co-cultures of mammalian tissues.
CN111218404A (zh) 一种仿生多器官芯片及其制备方法和应用
Yan et al. Organ-on-a-chip: A new tool for in vitro research
Vozzi et al. A flexible bioreactor system for constructing in vitro tissue and organ models
Mao et al. Leaf-templated, microwell-integrated microfluidic chips for high-throughput cell experiments
CN116445285A (zh) 一种类器官共培养芯片、构建方法及共培养方法
RU171690U1 (ru) Микрофлюидный чип для создания клеточных моделей органов млекопитающих
CN109456890A (zh) 一种分层带状共培养4种肝细胞的微流控芯片及其应用
Zommiti et al. Organs-on-Chips platforms are everywhere: A zoom on biomedical investigation
CN101451105B (zh) 一种毛细血管模型的构建方法及其微系统芯片
Huang et al. Current advances in 3D dynamic cell culture systems
Zhao et al. Mechanical strain-enabled reconstitution of dynamic environment in organ-on-a-chip platforms: a review
Guo et al. Fabrication of concave microwells and their applications in micro-tissue engineering: A review
Kwon et al. Liver acinus dynamic chip for assessment of drug-induced zonal hepatotoxicity
CN212316139U (zh) 一种仿生多器官芯片
Ramadan et al. OOCHIP: compartmentalized microfluidic perfusion system with porous barriers for enhanced cell–cell crosstalk in organ-on-a-chip
CN220166205U (zh) 一种类器官共培养芯片

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20151118

Termination date: 20210527