CN108272532B - 一种双锥形圆管腔结构的水凝胶芯片的制备方法 - Google Patents

一种双锥形圆管腔结构的水凝胶芯片的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108272532B
CN108272532B CN201810066494.1A CN201810066494A CN108272532B CN 108272532 B CN108272532 B CN 108272532B CN 201810066494 A CN201810066494 A CN 201810066494A CN 108272532 B CN108272532 B CN 108272532B
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydrogel
chip
template
tube
raw material
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.)
Active
Application number
CN201810066494.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108272532A (zh
Inventor
万玮
王立秋
李艳
陈成敏
王雪莹
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.)
Energy Research Institute of Shandong Academy of Sciences
Original Assignee
Energy Research Institute of Shandong Academy of Sciences
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 Energy Research Institute of Shandong Academy of Sciences filed Critical Energy Research Institute of Shandong Academy of Sciences
Priority to CN201810066494.1A priority Critical patent/CN108272532B/zh
Publication of CN108272532A publication Critical patent/CN108272532A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108272532B publication Critical patent/CN108272532B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/04—Hollow or tubular parts of organs, e.g. bladders, tracheae, bronchi or bile ducts
    • A61F2/06—Blood vessels

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

本发明涉及一种双锥形圆管腔结构的水凝胶芯片及其制备方法，和利用所述水凝胶芯片制备病理血管模型的方法。所述的水凝胶是以水凝胶溶液等为原料，通过模板法制备的，能够真实模拟人体病理血管环境，为基础研究和药物研究提供了一种新的体外病理血管模型。

Description

一种双锥形圆管腔结构的水凝胶芯片的制备方法
技术领域：
本发明属于组织工程学和生物医学领域，涉及一种双锥形圆管腔结构的水凝胶芯片及其制备方法，和利用水凝胶芯片制备病理血管模型的方法。
背景技术：
血管是人体内重要的器官，遍布全身，直径从8μm的毛细血管到1cm的大动脉不等，血管的主要功能是在体内运输各种营养物质和代谢产物。体外的血管模型为基础研究和转化医学提供了新的工具，这些模型可以用于研究如生化刺激和物理变化如流速、压力等对内皮细胞的结构和功能的影响，血管生成和血管形成机制，研究药物运输、吸收和治疗效果等。
目前在体外构建血管模型主要是通过干细胞诱导形成血管或模拟血管的器官芯片，如中国专利CN201110077551.4，该专利是从骨髓中分离、培养一类原始干细胞亚群，然后诱导干细胞亚群分化为心血管组织，及体外诱导原始亚细胞亚群分化成心肌和血管内皮细胞，为治疗心血管疾病提供了一种新的途径。但是，干细胞诱导形成血管的方法还存在一定的缺陷，如干细胞培养和分化存在困难，以及内皮层形成耗时较长，通常达1至2周。模拟血管的器官芯片可在较短时间(2～4天)内形成内皮层，常用的制作方法包括：微流控技术、3D打印技术和模板法。基于微流控技术制作的血管模型芯片主要通过光刻技术，在聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)材料上构建出细微的流体通道，这种材料的芯片构建的流体通道一般为方形通道，在流体动力学上与人体内圆形的血管有差异；同时由于PDMS材料本身的性质，所制造的芯片一般需要改性后才能培养细胞；并且PDMS材料制造的芯片不具有人体血管的渗透性质，导致体外内皮细胞培养所需要的生理微环境和血管中的各种流体流动、压力以及伸缩力不能很好地重现，无法真实模拟出人体内部的环境。
近年来随着3D打印技术的发展，许多文献报道了通过3D打印水凝胶技术来制作血管结构，如中国专利CN 201410030653.4，该专利通过复合多喷头3D打印技术制备带分支血管的组织器官放生结构，水凝胶结构不必交联或聚合。不过目前3D打印水凝胶技术仍有一定的局限性，打印出来的水凝胶血管结构精度较低，血管结构内表面的光滑度还有待提高，尺寸也相对较大。模板法通常使用均一直径的圆形管作为模板，如中国专利CN201110215024.5，该专利是在光引发剂聚合物的存在下，通过紫外照射水凝胶溶液发生交联凝固制备，其中光引发剂聚合物容易对细胞造成毒害；且该专利仅使用聚甲基丙烯酸甲酯材质模具，材质单一；另外该专利使用的微通道模板为不锈钢毛细管或纤维，为均一直径的圆形管，模板未进行修饰，仅可制作出均一直径的正常血管模型，无法模拟动脉血栓之类的病理血管形态。
已知的血管模型的制备方法，细胞培养和分化工艺较为复杂，血管渗透性、精度还有待提高，且通常制备的是均一直径管状结构，难以有效模拟人体病理血管结构。
发明内容：
针对现有技术的不足，本发明提供一种双锥形圆管腔结构的水凝胶芯片及其制备方法，该水凝胶芯片是采用水凝胶材料浇筑模板后移除模板所形成的。所述芯片具有双锥形管腔结构，管腔内部表面均匀光滑，渗透性优于PDMS材料，不需改性即可培养细胞。
本发明还提供了利用所述水凝胶芯片制备病理血管模型的方法。
本发明的技术方案如下：
一种双锥形圆管腔结构的水凝胶芯片，所述水凝胶芯片内管腔结构为圆形，所述内管腔直径从芯片一端到芯片另一端先逐渐减小然后再逐渐增大。
根据本发明，所述芯片内管腔直径最大处为300～1200μm，内管腔直径最小处为100～600μm；
优选的，所述芯片内管腔直径最大处为300μm，内管腔直径最小处为100μm；
优选的，所述芯片内管腔直径最大处为500μm，内管腔直径最小处为122μm；
优选的，所述芯片内管腔直径最大处为700μm，内管腔直径最小处为259μm；
优选的，所述芯片内管腔直径最大处为900μm，内管腔直径最小处为300μm；
根据本发明，所述水凝胶芯片由水凝胶溶液浇筑模板后移除模板形成；优选的，所述移除模板是通过抽拉进行移除；
根据本发明，所述水凝胶溶液含有至少一种温度敏感性材料或能够通过化学反应凝固的材料；所述水凝胶溶液中，温度敏感性材料或能够通过化学反应凝固的材料的质量百分浓度为0.1～50％，优选0.1～20％；
优选的，所述温度敏感性材料或能够通过化学反应凝固的材料选自明胶、琼脂糖、基质胶、海藻酸钠；所述水凝胶溶液的溶剂为pH在7.2～7.4的双蒸水、磷酸盐缓冲液、细胞培养液或Tris-盐酸缓冲液的任意一种；
优选的，所述水凝胶溶液还含有一种或多种为细胞提供营养的活性物质，所述水凝胶溶液中，活性物质的质量百分浓度为0.1～50％；
进一步优选的，所述活性物质选自活性肽、肝素、粘多糖、糖蛋白、壳聚糖、牛血清蛋白或胶原；
优选的，所述的模板通过模板原材料在高温下拉伸形成；所述模板原材料选自玻璃管、可加热金属管、塑料管或橡胶管；
优选的，所述的模板通过方形盒状框架进行固定，所述方形盒状框架是通过对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PET)、橡胶板、硅胶板或环氧树脂进行激光雕刻形成；
进一步优选的，激光雕刻形成的方形盒状框架，根据实验需要通过激光雕刻出对称的小孔用于固定模板；模板与方形盒状框架底部高度最低可至200μm；
根据本发明，一种双锥形圆管腔结构的水凝胶芯片的制备方法，所述方法包括步骤：
1)采用模板原材料在高温下拉伸形成双锥形圆管结构的模板；
2)使用激光雕刻形成的方形盒状框架将模板进行固定；
3)使用水凝胶溶液为原料，浇筑模板后移除模板形成双锥形圆形管腔结构的水凝胶芯片。
根据本发明，所述步骤1)中，模板的制备方法包括步骤：
(1)固定模板原材料两端，所述模板原材料中间围绕一圈可加热环型金属片；
(2)对模板原材料中间进行加热，当模板原材料开始软化时，测量环型金属片的温度，记为模板原材料的软化温度，拉伸温度选择为软化温度±0-30℃；
(3)对模板原材料中间进行加热，环型金属片升温至拉伸温度时，将模板原材料两端向相反方向进行等力同轴拉伸形成双锥形圆管结构的模板。
根据本发明，所述模板原材料选自玻璃管、可加热金属管、塑料管或橡胶管；优选的，所述模板原材料为玻璃毛细管。
根据本发明，水凝胶溶液为明胶、胶原和磷酸缓冲液的混合液，其中，明胶的质量百分浓度为12.5％，胶原的质量百分浓度为0.1％。
优选的，所述步骤1)中，通过控制拉伸温度、拉伸时间控制模板的双锥形结构的形状。
优选的，所述步骤1)中，模板原材料为直径300μm的玻璃毛细管，形成的模板的内管腔直径最大处为300μm，内管腔直径最小处为100μm；
优选的，所述步骤1)中，模板原材料为直径500μm的玻璃毛细管，形成的模板的内管腔直径最大处为500μm，内管腔直径最小处为122μm；
优选的，所述步骤1)中，模板原材料为直径700μm的玻璃毛细管，形成的模板的内管腔直径最大处为700μm，内管腔直径最小处为259μm；
优选的，所述步骤1)中，模板原材料为直径900μm的玻璃毛细管，形成的模板的内管腔直径最大处900μm，内管腔直径最小处为300μm；
根据本发明，所述步骤2)中，激光雕刻形成的方形盒状框架，根据实验需要通过激光雕刻出对称的小孔用于固定模板；
根据本发明，所述步骤2)中，根据激光雕刻机精度最小为200μm，设计模板距离方形盒状框架底部高度最低至200μm；使用激光雕刻技术，制作出各种形状的水凝胶芯片固定框架，从而制作出不同形状的水凝胶芯片，如圆柱形、三角形、正方体、长方体等；
根据本发明，所述步骤3)中，待水凝胶溶液低温固化后移除模板。由于水凝胶材料具有弹性，可形成一种与玻璃毛细管模板形状一致的表面光滑的双锥形圆管腔结构的水凝胶芯片。
根据本发明，一种基于所述水凝胶芯片或所述的制备方法制备得到的水凝胶芯片制备病理血管模型的方法，该方法包括如下步骤：
(1)水凝胶芯片入口通过连接针与硅胶管或塑料管与微量注射泵或蠕动泵相连，出口通过连接针与硅胶管或塑料管与废液收集管相连；
(2)将细胞悬浮液灌注到水凝胶芯片通道内；
(3)细胞贴壁生长后，灌注细胞培养液或血液，形成病理血管模型。
根据本发明，细胞悬浮液含有干细胞或内皮细胞，优选的，细胞悬浮液含有人脐静脉内皮细胞；
根据本发明，所述步骤(2)中，用胰酶消化培养好的人脐静脉内皮细胞，调整细胞密度至合适浓度(约为5×106cells/ml)，经由入口灌注到芯片内，芯片放置于培养皿中，加入细胞培养液，放入细胞二氧化碳培养箱静置培养，待细胞贴壁铺展后在光学显微镜下观察；
根据本发明，所述步骤(3)中，在入口通过硅胶管连接流体控制器如微量注射泵或微量蠕动泵来运输细胞培养液并模拟血液的流动。其中微量注射泵可模拟血液在静脉中的平流运动，而蠕动泵可模拟动脉血管中血液的蠕动过程。
本发明的有益效果如下：
1、本发明以水凝胶溶液为原料，通过模板法制备了一种双锥形圆管腔结构的水凝胶芯片，由于水凝胶的特性，所述水凝胶芯片的渗透性优于PDMS材料，如使用明胶、胶原和磷酸缓冲液的混合液制备的水凝胶芯片对70KDa以下的小分子蛋白具有良好的渗透作用，随灌流时间增长，在芯片中产生趋于稳定的浓度梯度。
2、本发明对水凝胶溶液进行温度固化或化学固化，与紫外光固化相比，对细胞损伤小，本发明的水凝胶芯片灌注人脐静脉内皮细胞并培养72h后，细胞存活率可达90％以上。
3、本发明水凝胶溶液中还含有一种或多种为细胞提供营养的活性物质，能够促进细胞生长，快速在通道表面铺贴，另外，通过使用温度固化或化学方固化等方式，可保证活性物质的活性。
4、本发明中固定模板所使用的方形盒状框架是使用激光雕刻机加工而成，根据激光雕刻机精度，可以设计模板距离方形盒状框架底部高度最低至200μm，同时使用激光雕刻技术，可以制作出各种形状的水凝胶芯片固定框架，从而制作出不同形状的水凝胶芯片。
5、本发明使用表面光滑的模板，形成的水凝胶芯片的管腔表面光滑无毛刺，管腔直径过渡均匀能够减小管腔内液体流动时产生扰动，有利细胞贴附。
6、本发明使用拉伸对模板进行修饰，模板中部管径最小，从中部到两端管径均匀增加，模板直径最小处与直径最大处比值最低可至24.4％，与人体内有血栓结构的血管狭窄度相似，构建的水凝胶芯片可模拟病理条件下有血栓结构的血管形态。
7、本发明通过蠕动泵或微量注射泵向水凝胶芯片中灌注细胞培养液并模拟血液的流动，水凝胶芯片中的管腔壁在同一流速下所受的剪切力大小与管径变化成反比。
附图说明：
图1本发明水凝胶芯片整体示意图(俯视图)
1、水凝胶基质
2、双锥形通道
3、硅胶管
4、连接针
图2本发明形成的不同结构的双锥形模板图示意图
图3本发明水凝胶芯片通道内，灌入人脐静脉内皮细胞后芯片示意图(俯视图)
1、水凝胶基质
2、双锥形通道
3、硅胶管
4、连接针
5、人脐静脉内皮细胞
图4本发明水凝胶芯片通道内，灌入人脐静脉内皮细胞后芯片示意图(横截面图)
1、水凝胶基质
2、双锥形通道
5、人脐静脉内皮细胞
图5本发明水凝胶芯片通道内，管道各处所受流体剪切力示意图
具体实施方式
下面的实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。
实施例1
使用直径300μm规格的玻璃毛细管进行拉伸来制作模板，形成直径最大处为300μm、直径最小处为100μm的双锥形通道模板；利用聚苯乙烯方形盒状框架固定模板；使用明胶、胶原和磷酸缓冲液的混合液进行浇筑，其中，明胶的质量百分浓度为12.5％，胶原的质量百分浓度为0.1％。待明胶凝固后移除玻璃毛细管模板，可形成一种双锥形圆管腔结构的水凝胶芯片，入口和出口可通过连接针和硅胶管道相连。将人脐静脉内皮细胞消化后，稀释成浓度为5×106cells/ml的细胞悬液，经由注射器通过硅胶管灌入芯片中，放入细胞培养箱内静置待贴壁。贴壁后将水凝胶芯片翻转再次灌入浓度为5×106cells/ml的细胞悬液，放入细胞培养箱内静置待贴壁。待细胞贴壁后，使用微量注射泵或蠕动泵泵入细胞培养液，构建模拟静脉或动脉流体环境下的病理血管形态中细胞生长环境。
实施例2
按照实施例1的方法，不同之处在于：使用直径500μm规格的玻璃毛细管进行拉伸来制作模板，形成直径最大处为500μm、直径最小处为122μm的双锥形通道模板。
实施例3
按照实施例1的方法，不同之处在于：使用直径700μm规格的玻璃毛细管进行拉伸来制作模板，形成直径最大处为700μm、直径最小处为259μm的双锥形通道模板。
实施例4
按照实施例1的方法，不同之处在于：使用琼脂糖、糖蛋白和磷酸缓冲液的混合液进行浇筑，其中，琼脂糖的质量百分浓度为12.5％，糖蛋白的质量百分浓度为0.1％。
实施例5
按照实施例1的方法，不同之处在于：使用基质胶、肝素和磷酸缓冲液的混合液进行浇筑，其中，基质胶的质量百分浓度为12.5％，肝素的质量百分浓度为0.1％。
实施例6
按照实施例1的方法，不同之处在于：使用海藻酸钠、活性肽和磷酸缓冲液的混合液进行浇筑，其中，海藻酸钠的质量百分浓度为12.5％，活性肽的质量百分浓度为0.1％。
实施例7
使用FITC-葡聚糖(MW＝70kDa，分子量类似于肝细胞生长因子)，在400μl/h的条件下分别对实施例1-6制备的芯片进行灌注，通过激光共聚焦显微镜对在水凝胶芯片中形成的浓度梯度进行了观测。实验结果表明，含有荧光因子的溶液在通道中连续灌流1h以后，在水凝胶通道中形成了稳定的浓度梯度且在48h之内保持稳定不变。同样条件下，我们使用FITC-葡聚糖(MW＝500kDa)在400μl/h的条件下对芯片进行灌注，实验结果表明，水凝胶芯片对500kDa的FITC-葡聚糖不具备渗透性。
实验结果说明，实施例1-6制备的水凝胶芯片对不同分子量的因子具有选择性扩散作用，可模拟人体内细胞外基质环境的选择渗透性。
实施例8
将实施例1-6制备的芯片的入口和出口通过连接针和硅胶管道相连。灌注人脐静脉内皮细胞后，静置24h等待细胞贴壁后，通入细胞培养液，放入二氧化碳细胞培养箱中72h后，使用活细胞、死细胞的双重染色钙黄绿素-AM(Calcein-AM)和碘化丙啶(PI)溶液对通道内细胞进行染色，通过激光共聚焦显微镜拍照计数计算细胞存活率，显示细胞存活率可达90％以上。
实施例9
将实施例1-6制备的芯片的入口和出口可通过连接针和硅胶管道相连。灌注200μl浓度 5×106cells/ml人脐静脉内皮细胞，静置24h等待细胞贴壁后，通入细胞培养液，放入二氧化碳细胞培养箱中72h后，使用AlexaFluor标记鬼笔环肽和4',6-二脒基-2-苯基吲哚对细胞进行染色，通过激光共聚焦显微镜观察，结果显示通道内细胞具有完整的细胞骨架和细胞核，表明细胞可在水凝胶芯片内通道表面铺展。
实施例10
使用FLUENT软件模拟计算分析实施例2制备的水凝胶芯片中的通道中的流体动力学变化，结果如图5所示，当使用同一流速时，入口处通道壁所受流体剪切力与狭窄处流体剪切力比值约为0.2:1。
实施例11
对直径300μm规格的玻璃毛细管进行拉伸，形成直径最大处为300μm、直径最小处为 100μm的双锥形通道模板；利用聚苯乙烯方形盒状框架固定模板；使用明胶、胎牛血清和磷酸缓冲液的混合液制备水凝胶芯片，其中，明胶的质量百分浓度为12.5％，胎牛血清的质量百分浓度为1％。灌注200μl浓度5×106cells/ml人脐静脉内皮细胞，静置24h等待细胞贴壁后，通入细胞培养液，放入二氧化碳细胞培养箱中每隔2h对芯片内通道进行拍照。
对比例1
按照实施例11的方法进行实验，不同之处在于：不添加胎牛血清。
根据实施例11和对比例1的拍照结果显示，混合有1％胎牛血清的水凝胶芯片能促进细胞在通道内铺贴，同时观测通道顶部发现混合有1％胎牛血清的水凝胶芯片中细胞比仅使用质量百分比为12.5％明胶磷酸缓冲液溶液制备的水凝胶芯片提前4h在通道顶部铺贴，说明混合有1％的胎牛血清的水凝胶芯片能够促进水凝胶芯片通道内细胞的生长。

Claims (10)

1.一种双锥形圆管腔结构的水凝胶芯片的制备方法，所述水凝胶芯片内管腔结构为圆形，所述内管腔直径从芯片一端到芯片另一端先逐渐减小然后再逐渐增大；
所述水凝胶芯片具有双锥形圆管腔结构，所述芯片内管腔直径最大处为300～1200μm，内管腔直径最小处为100～600μm；
所述水凝胶芯片由水凝胶溶液浇筑模板后移除模板形成；所述移除模板是通过抽拉进行移除；
所述水凝胶溶液含有至少一种温度敏感性材料或能够通过化学反应凝固的材料；
所述水凝胶溶液还含有一种或多种为细胞提供营养的活性物质；
制备步骤包括：
1)采用模板原材料在高温下拉伸形成双锥形圆管结构的模板；
2)使用激光雕刻形成的方形盒状框架将模板进行固定；
3)使用水凝胶溶液为原料，浇筑模板后移除模板形成双锥形圆形管腔结构的水凝胶芯片。
2.根据权利要求1所述的水凝胶芯片的制备方法，其特征在于，所述芯片内管腔直径最大处为300μ m，内管腔直径最小处为100μm；或，所述芯片内管腔直径最大处为500μm，内管腔直径最小处 为122μm；或，所述芯片内管腔直径最大处为700μm，内管腔直径最小处为259μm；或，所述芯 片内管腔直径最大处为900μm，内管腔直径最小处为300μm。
3.根据权利要求1或2所述的水凝胶芯片的制备方法，其特征在于，所述水凝胶溶液中，温度敏感性材料或能够通过化学反应凝固的材料的质量百分浓度为0.1～50％；所述温度敏感性材料或能够通过化学反应凝固的材料选自明胶、琼脂糖、基质胶、海藻酸钠；所述水凝胶溶液的溶剂为pH在7.2～7.4的双蒸水、磷酸盐缓 冲液、细胞培养液或Tris-盐酸缓冲液的任意一种。
4.根据权利要求3所述的水凝胶芯片的制备方法，其特征在于，所述水凝胶溶液中，活性物质的质量百分浓度为0.1～50％；所述活性物质选自活性肽、肝素、粘多糖、糖蛋白、壳聚糖、牛血清蛋白或胶原。
5.根据权利要求1或2所述的水凝胶芯片的制备方法，其特征在于，所述的模板通过模板原材料在高温下拉伸形成；所述模板原材料选自玻璃管、可加热金属管、塑料管或橡胶管；所述的模板通过方形盒状框架进行固定，所述方形盒状框架是通过对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PET)、橡胶板、硅胶板或环氧树脂进行激光雕刻形成。
6.根据权利要求1所述水凝胶芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤1) 中，模板的制备方法包括步骤：
(1)固定模板原材料两端，所述模板原材料中间围绕一圈可加热环型金属片；
(2)对模板原材料中间进行加热，当模板原材料开始软化时，测量环型金属片的温度，记为模板原材料的软化温度，拉伸温度选择为软化温度±0-30℃；
(3)对模板原材料中间进行加热，环型金属片升温至拉伸温度时，将模板原材料两端向相反方向进行等力同轴拉伸形成双锥形圆管结构的模板。
7.根据权利要求1所述水凝胶芯片的制备方法，其特征在于，水凝胶溶液为明胶、胶原和磷酸缓冲液的混合液，其中，明胶的质量百分浓度为12.5％，胶原的质量百分浓度为0.1％。
8.一种基于权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到的水凝胶芯片制备病理血管模型的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)水凝胶芯片入口通过连接针、硅胶管或塑料管与微量注射泵或蠕动泵相连，出口通过连接针、硅胶管或塑料管与废液收集管相连；
(2)将细胞悬浮液灌注到水凝胶芯片通道内；
(3)细胞贴壁生长后，灌注细胞培养液或血液，形成病理血管模型。
9.根据权利要求8所述制备病理血管模型的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，细胞悬浮液含有干细胞或内皮细胞；所述步骤(3)中，在入口通过硅胶管连接流体控制器来运输细胞培养液并模拟血液的流动。
10.根据权利要求8所述制备病理血管模型的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，用胰酶消化培养好的人脐静脉内皮细胞，调整细胞密度至合适浓度5×10 6cells/mL，经由入口灌注到芯片内，芯片放置于培养皿中，加入细胞培养液，放入细胞二氧化碳培养箱静置培养。
CN201810066494.1A 2018-01-24 2018-01-24 一种双锥形圆管腔结构的水凝胶芯片的制备方法 Active CN108272532B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810066494.1A CN108272532B (zh) 2018-01-24 2018-01-24 一种双锥形圆管腔结构的水凝胶芯片的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810066494.1A CN108272532B (zh) 2018-01-24 2018-01-24 一种双锥形圆管腔结构的水凝胶芯片的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108272532A CN108272532A (zh) 2018-07-13
CN108272532B true CN108272532B (zh) 2020-04-03

Family

ID=62804781

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810066494.1A Active CN108272532B (zh) 2018-01-24 2018-01-24 一种双锥形圆管腔结构的水凝胶芯片的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108272532B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115138402A (zh) * 2021-03-31 2022-10-04 中国科学院深圳先进技术研究院 一种能够设置化学浓度梯度的微流控芯片及其制备方法和应用

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005003300A2 (en) * 2003-06-04 2005-01-13 University Of South Carolina Tissue scaffold having aligned fibrils, apparatus and method for producing same, and methods of using same
US8563037B2 (en) * 2009-02-06 2013-10-22 Tautona Group, L.P. Compositions and methods for joining non-conjoined lumens
CN105310795A (zh) * 2014-05-26 2016-02-10 烟台隽秀生物科技有限公司 一种人工血管鞘管的制备方法及其模具
CN104610494B (zh) * 2015-02-05 2017-02-22 中国科学院兰州化学物理研究所 一种人造导管的制备方法
CN105381826B (zh) * 2015-11-25 2017-08-11 太原理工大学 一种微流控三维凝胶芯片模型的制备方法
CN105754857A (zh) * 2016-04-20 2016-07-13 清华大学深圳研究生院 三维毛细血管网络生物芯片的制造方法
CN105963050B (zh) * 2016-04-20 2017-07-28 清华大学深圳研究生院 组织工程血管化肝小叶的制造方法
CN107320780B (zh) * 2017-06-27 2020-04-28 上普博源（北京）生物科技有限公司 一种中空管结构的多层水凝胶及其制备方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN108272532A (zh) 2018-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jang et al. Biomaterials-based 3D cell printing for next-generation therapeutics and diagnostics
Gao et al. 3D bioprinting of vessel-like structures with multilevel fluidic channels
Dellaquila et al. In vitro strategies to vascularize 3D physiologically relevant models
Lee et al. 3D liver models on a microplatform: well-defined culture, engineering of liver tissue and liver-on-a-chip
JP6710000B2 (ja) マイクロファイバ
Vollert et al. In vitro perfusion of engineered heart tissue through endothelialized channels
CA2637663C (en) Cell aggregation and encapsulation device and method
US8501476B2 (en) Assays and methods for fusing cell aggregates to form proto-tissues
Jafarkhani et al. Bioprinting in vascularization strategies
Sun et al. 3D cell culture—can it be as popular as 2d cell culture?
Takei et al. In vitro formation of vascular-like networks using hydrogels
CN105985925A (zh) 一种全功能人工器官拟合体及其制备和培养方法
US20210189327A1 (en) 3d stimulated tissue constructs and methods of making thereof
Liu et al. Transparent PDMS bioreactors for the fabrication and analysis of multi-layer pre-vascularized hydrogels under continuous perfusion
WO2005014774A1 (ja) 動物細胞の培養担体と、該培養担体を用いた動物細胞の培養方法および移植方法
Tien et al. Microstructured extracellular matrices in tissue engineering and development: an update
CN108272532B (zh) 一种双锥形圆管腔结构的水凝胶芯片的制备方法
Mansouri et al. Advances in removing mass transport limitations for more physiologically relevant in vitro 3D cell constructs
Sun et al. Tailoring biomaterials for biomimetic organs-on-chips
Bayir et al. Bioreactors in tissue engineering: Mimicking the microenvironment
US20210054319A1 (en) Flow bioreactor device for monitoring cellular dynamics
CN114790441A (zh) 一种基于中空微纤维的器官芯片的制备方法及器官芯片
CN113755425A (zh) 一种载三维胰岛β细胞聚集体的多孔微载体的制备方法
JP2015223108A (ja) 細胞培養チャンバーとその製造方法、細胞培養チャンバーを利用した細胞培養方法および細胞培養キット
CN116478819B (zh) 一种用于构建三维器官微环境模型的微流控系统及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant