CN108485975A - 仿生芯片肾脏 - Google Patents
仿生芯片肾脏 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108485975A CN108485975A CN201810693735.5A CN201810693735A CN108485975A CN 108485975 A CN108485975 A CN 108485975A CN 201810693735 A CN201810693735 A CN 201810693735A CN 108485975 A CN108485975 A CN 108485975A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- culturing room
- glomerular
- endothelial cells
- kidney
- channel
- 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.)
- Pending
Links
- 210000003734 kidney Anatomy 0.000 title claims abstract description 33
- 238000012258 culturing Methods 0.000 claims abstract description 69
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims abstract description 33
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 claims abstract description 33
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 claims abstract description 33
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims abstract description 33
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 210000001707 glomerular endothelial cell Anatomy 0.000 claims abstract description 16
- 210000001282 glomerular podocyte Anatomy 0.000 claims abstract description 16
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims description 54
- 108010082117 matrigel Proteins 0.000 claims description 18
- 210000004925 microvascular endothelial cell Anatomy 0.000 claims description 16
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 claims description 11
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims description 6
- 125000000118 dimethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 3
- 229920005573 silicon-containing polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000003511 endothelial effect Effects 0.000 claims 1
- 229920006289 polycarbonate film Polymers 0.000 abstract description 3
- 210000005239 tubule Anatomy 0.000 description 15
- 210000002889 endothelial cell Anatomy 0.000 description 9
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 8
- 210000002565 arteriole Anatomy 0.000 description 7
- 230000001434 glomerular Effects 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 241000459479 Capsula Species 0.000 description 5
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 5
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 208000007342 Diabetic Nephropathies Diseases 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 208000033679 diabetic kidney disease Diseases 0.000 description 3
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 3
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 3
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000012549 training Methods 0.000 description 3
- 210000004926 tubular epithelial cell Anatomy 0.000 description 3
- 102000009027 Albumins Human genes 0.000 description 2
- 108010088751 Albumins Proteins 0.000 description 2
- 206010016654 Fibrosis Diseases 0.000 description 2
- 206010029164 Nephrotic syndrome Diseases 0.000 description 2
- 238000010171 animal model Methods 0.000 description 2
- 210000001736 capillary Anatomy 0.000 description 2
- 230000004087 circulation Effects 0.000 description 2
- 238000003501 co-culture Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 210000003038 endothelium Anatomy 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000004761 fibrosis Effects 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 210000000885 nephron Anatomy 0.000 description 2
- 208000009928 nephrosis Diseases 0.000 description 2
- 231100001027 nephrosis Toxicity 0.000 description 2
- 230000035479 physiological effects, processes and functions Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 210000003606 umbilical vein Anatomy 0.000 description 2
- 210000003556 vascular endothelial cell Anatomy 0.000 description 2
- 229920002307 Dextran Polymers 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- 241001529936 Murinae Species 0.000 description 1
- 208000001647 Renal Insufficiency Diseases 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 210000003484 anatomy Anatomy 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 1
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 1
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 208000020832 chronic kidney disease Diseases 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000002651 drug therapy Methods 0.000 description 1
- 210000002919 epithelial cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 210000005086 glomerual capillary Anatomy 0.000 description 1
- 210000000585 glomerular basement membrane Anatomy 0.000 description 1
- 230000024924 glomerular filtration Effects 0.000 description 1
- 206010061989 glomerulosclerosis Diseases 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 230000000004 hemodynamic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 210000003292 kidney cell Anatomy 0.000 description 1
- 201000006370 kidney failure Diseases 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000004660 morphological change Effects 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000036285 pathological change Effects 0.000 description 1
- 231100000915 pathological change Toxicity 0.000 description 1
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 1
- 230000008288 physiological mechanism Effects 0.000 description 1
- 210000000557 podocyte Anatomy 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 201000001474 proteinuria Diseases 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 210000000717 sertoli cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000002485 urinary effect Effects 0.000 description 1
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 description 1
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
- C12M21/08—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing artificial tissue or for ex-vivo cultivation of tissue
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/02—Form or structure of the vessel
- C12M23/16—Microfluidic devices; Capillary tubes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/20—Material Coatings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M25/00—Means for supporting, enclosing or fixing the microorganisms, e.g. immunocoatings
- C12M25/02—Membranes; Filters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/10—Perfusion
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M35/00—Means for application of stress for stimulating the growth of microorganisms or the generation of fermentation or metabolic products; Means for electroporation or cell fusion
- C12M35/08—Chemical, biochemical or biological means, e.g. plasma jet, co-culture
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Physiology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
本发明公开一种仿生芯片肾脏，其特征在于：所述仿生芯片肾脏包括下亚克力板（1），下亚克力板（1）上方依次设置有盖玻片（2）、下PDMS片（3）、上PDMS片（4）和上亚克力板（5），在下PDMS片（3）上开设有开口方向向上的肾小球足细胞培养室（6），在上PDMS片（4）上开设有开口方向向下的肾小球内皮细胞培养室（7），肾小球足细胞培养室（6）与肾小球内皮细胞培养室（7）的横断面为等径的圆形，且二者的开口相对，同时在两个培养室之间还设置有多孔聚碳酸酯膜层（8）。
Description
技术领域
本发明涉及细胞培养领域，特别是一种仿生芯片肾脏。
背景技术
糖尿病肾损伤是慢性肾脏疾病的重要病因之一，其病理改变的关键环节是肾小球硬化和肾间质纤维化。肾小球硬化导致GFB白蛋白渗漏增加，形成大量蛋白尿，促发和加重肾间质炎症反应，造成肾间质纤维化，从而引发糖尿病肾病患者发生肾衰竭。目前糖尿病肾病的研究与药物的开发需要大量的病理模型以进行临床前验证与评估。传统的体外模型以细胞培养为主，将每种细胞分割开来单独培养，忽视了肾单位的整体性，割裂了肾脏中细胞与细胞之间存在交互作用。主要表现在：①由于技术局限性，无法将多种细胞置于同一体系下研究。②细胞贴壁的二维培养模式，缺乏三维培养模型的微结构和微环境，和真实肾脏的特异性功能和内环境存在巨大差异。③细胞静态培养，间断供应培养液不能保证细胞持续与新鲜体液接触，和体内持续流通的循环系统不符。动物模型具有固有的复杂性，且糖尿病肾病的动物模型造模周期长、成功率低、成本高，涉及许多伦理道德问题，不能代表人类对糖尿病肾病或药物治疗的生理反应，可能对临床患者的治疗与恢复带来不利影响。因此，现在医学领域中迫切需要更具代表性的模型系统，特别是典型的人体器官和疾病模型。
发明内容
本发明是为了解决现有技术所存在的上述不足，提出一种将鼠源性肾小球内皮细胞系（MGEC细胞）与鼠源性肾小球足细胞（MPC-5细胞）、人脐静脉内皮细胞（HUVEC细胞）与人肾小管上皮细胞（HK-2细胞）同时纳入同一个芯片制备出的“肾小球-肾小管”结构的仿生芯片肾脏，并利用微量蠕动泵将管周微血管通道中的流体汇入肾小球入球小动脉的进样孔，模拟肾小球-肾小管的物质反馈，实现肾脏生理结构和血流循环。
本发明的技术解决方案是：一种仿生芯片肾脏，其特征在于：所述仿生芯片肾脏包括下亚克力板1，下亚克力板1上方依次设置有盖玻片2、下PDMS片3、上PDMS片4和上亚克力板5，在下PDMS片3上开设有开口方向向上的肾小球足细胞培养室6，在上PDMS片4上开设有开口方向向下的肾小球内皮细胞培养室7，肾小球足细胞培养室6与肾小球内皮细胞培养室7的横断面为等径的圆形，且二者的开口相对，同时在两个培养室之间还设置有多孔聚碳酸酯膜层8，
在上亚克力板5上开设有入样孔9和第一出样口10，入样孔9通过第一通道11与肾小球内皮细胞培养室7相通，而肾小球内皮细胞培养室7还与第二通道12相连，所述第一通道11的宽度为H1，第二通道12的宽度为H2，且H1：H2=10：3，
在下PDMS片3上开设有均为条状的肾小管上皮细胞培养室13和管周微血管内皮细胞培养室14，并且肾小管上皮细胞培养室13与管周微血管内皮细胞培养室14之间通过两个对称设置的基质胶通道15相连，基质胶通道15中填充有基质胶，
所述的第二通道12的末端与管周微血管内皮细胞培养室14的起始端相连，而管周微血管内皮细胞培养室14的末端则与第一出样口10相连，而入样孔9和第一出样口10之间的连接管路上还设置有微量蠕动泵，
所述肾小球足细胞培养室6通过通道与肾小管上皮细胞培养室13的起始端相连，而肾小管上皮细胞培养室13的末端则与开设在上亚克力板5上的第二出样口16相连。
所述的下PDMS片3和上PDMS片4均由聚二甲基硅氧烷制成。
本发明同现有技术相比，具有如下优点：
本种结构设计的仿生芯片肾脏，能够模拟肾小球和肾小管的体内微结构和微环境，重现肾单位的整体结构，具备肾小球-肾小管液体循环流通、管-球反馈的特性，通过考察血管内皮细胞、足细胞和肾小管上皮细胞的生物学行为，实现肾脏滤过和重吸收的功能。
本芯片可以进行小鼠肾小球内皮细胞系（MGEC细胞）与小鼠足细胞（MPC-5细胞）、人脐静脉内皮细胞（HUVEC细胞）与人肾小管上皮细胞（HK-2细胞）四种细胞的共培养，与传统培养方式相比，MGEC细胞、MPC-5细胞、HUVEC细胞和HK-2细胞生长状态良好，形态与活性正常，各细胞标志蛋白均正常表达。
在芯片中共培养的MGEC细胞和MPC-5细胞，于聚碳酸酯膜上形成细胞致密层，与体内肾小球GFB结构一致；MGEC细胞和MPC-5细胞共培养的情况下，芯片中肾小球GFB屏障的渗透率，比两种细胞单独培养状态下更接近体内的肾小球滤过率，与体内肾小球GFB屏障功能一致。
在芯片中共培养的HUVEC细胞和HK-2细胞分别培养于Matrigel基质胶的两侧，符合人体肾间质的解剖结构；HK-2细胞可吸收FITC-白蛋白，说明芯片中的肾小管结构具有重吸收功能；FITC-Dextran可以从HK-2细胞通道依次扩散到Matrigel基质胶、HUVEC细胞通道中，说明本芯片中的肾小管结构具有渗透作用。
微量蠕动泵将管周微血管通道与肾小球单元的出球小动脉通道相连，肾小管通道与肾小球单元的肾小囊流出通道相连，模拟了肾脏生理机制中的管-球反馈。
本发明是体外建立的一个接近人体肾脏生理微结构和微环境的微流控芯片，既可以满足传统的体外实验需求，又因为本身的微型设计与制作，节约了化学材料与试剂，为今后的体外实验研究提供了更加接近人体结构与环境的实验平台。
附图说明
图1为本发明实施例的侧向剖视图。
图2为本发明实施例中上亚克力板的俯视图。
图3为本发明实施例中上PDMS片的俯视图。
图4为本发明实施例中下PDMS片的俯视图。
具体实施方式
下面将结合附图说明本发明的具体实施方式。如图1、图2、图3、图4所示：一种仿生芯片肾脏，包括下亚克力板1，下亚克力板1上方依次设置有盖玻片2、下PDMS片3、上PDMS片4和上亚克力板5，在下PDMS片3上开设有开口方向向上的肾小球足细胞培养室6，在上PDMS片4上开设有开口方向向下的肾小球内皮细胞培养室7，肾小球足细胞培养室6与肾小球内皮细胞培养室7的横断面为等径的圆形，且二者的开口相对，同时在两个培养室之间还设置有多孔聚碳酸酯膜层8，
在上亚克力板5上开设有入样孔9和第一出样口10，入样孔9通过第一通道11与肾小球内皮细胞培养室7相通，而肾小球内皮细胞培养室7还与第二通道12相连，所述第一通道11的宽度为H1，第二通道12的宽度为H2，且H1：H2=10：3，
在下亚克力板1上开设有均为条状的肾小管上皮细胞培养室13和管周微血管内皮细胞培养室14，并且肾小管上皮细胞培养室13与管周微血管内皮细胞培养室14之间通过两个对称设置的基质胶通道15相连，基质胶通道15中填充有基质胶，
所述的第二通道12的末端与管周微血管内皮细胞培养室14的起始端相连，而管周微血管内皮细胞培养室14的末端则与第一出样口10相连，而入样孔9和第一出样口10之间的连接管路上还设置有微量蠕动泵，
所述肾小球足细胞培养室6通过通道与肾小管上皮细胞培养室13的起始端相连，而肾小管上皮细胞培养室13的末端则与开设在上亚克力板5上的第二出样口16相连。
所述的下PDMS片3和上PDMS片4均由聚二甲基硅氧烷制成。
本发明实施例的仿生芯片肾脏的工作过程如下：上PDMS片4中的第一通道11、肾小球内皮细胞培养室7和第二通道12共同模拟肾小球毛细血管，其中第一通道11模拟入球小动脉，肾小球内皮细胞培养室7模拟毛细血管板袢，第二通道12模拟出球小动脉；
下PDMS片3中的肾小球足细胞培养室6模拟肾小囊，肾小管上皮细胞培养室13模拟肾小管，管周微血管内皮细胞培养室14模拟管周微血管，而填充有基质胶的两个基质胶通道15则模拟肾小管外基质；
使用时，预先在肾小球足细胞培养室6中培养肾小球足细胞，在肾小球内皮细胞培养室7中接种肾小球内皮细胞，在肾小管上皮细胞培养室13中接种肾小管上皮细胞，在管周微血管内皮细胞培养室14中接种管周微血管内皮细胞；
准备工作完成后，启动微量蠕动泵，将培养液通过入样孔9泵送到本芯片中，培养液通过第一通道11后进入肾小球内皮细胞培养室7中，一部分培养液通过第二通道12后，进入管周微血管内皮细胞培养室14，并通过第一出样口10排出，重新回到入样孔9处，形成循环；
另外还会有一部分培养液通过多孔聚碳酸酯膜层8渗透到肾小球足细胞培养室6中，这部分培养液会进入肾小管上皮细胞培养室13，并最终通过第二出口15排出。
本种仿生芯片肾脏主要模拟出肾小球和肾小管两部分，肾小球部分由上下两层PDMS片组成，构成1个单独的圆形细胞培养池，用以模拟毛细血管袢，中间夹有两层matrigel基质胶包被的聚碳酸酯膜（为了让细胞保持良好的而生长状态，可以在聚碳酸脂膜和肾小管与管周微血管通道的表面设置matrigel基质胶），模拟肾小球基底膜，其上下表面分别培养MGEC细胞与MPC-5细胞，以模拟肾小球GFB屏障。其中上PDMS片4中的入样孔9模拟体内的入球小动脉，第一出样口10连接通道模拟出球小动脉，并与下PDMS片3的内肾小管部分的管周微血管内皮细胞培养室14单元相连；
下PDMS片3内通道模拟肾小囊，肾小囊流出通道与下PDMS片3内肾小管部分的肾小管单元水平相连。芯片上各细胞培养池均可通过芯片的入样孔9与微量蠕动泵相连接，通过设置微量蠕动泵的流速来调节芯片中的流体，以模拟体内肾脏的血流动力学环境。
肾间质包括肾小管、肾小管间质及管周微血管，本芯片中肾间质部分主要由肾小管上皮细胞培养室13和管周微血管内皮细胞培养室14构成，中间由matrigel基质胶填充的基质胶通道15相连。肾小管上皮细胞培养室13在微量蠕动泵灌注的微流体作用下，模拟人体肾小管内流动的原尿，通道的进样口来自肾小球部分的肾小囊流出通道的流体；管周微血管内皮细胞培养室14在微量蠕动泵灌注的微流体作用下，模拟肾小管管周微血管内流动的血液，通道的进样口来自肾小球部分的出球小动脉通道的流体。肾小管基质区通道注入Matrigel将肾小管上皮细胞培养室13和管周微血管内皮细胞培养室14连接起来，保证了肾小管上皮细胞与血管内皮细胞的信号通路传导，实时观察两种细胞的形态改变，其中管周微血管内皮细胞培养室14的出样孔，流出的液体通过微量蠕动泵汇入肾小球入球小动脉通道，以模拟体内管球反馈的生理结构。芯片肾间质部分两个通道的进样口的液体均来自肾小球部分的流体，通过控制芯片中的培养液流速，为微流控仿生芯片肾脏提供三维的培养环境，以接近人体生理条件下肾脏的微环境，实现肾脏细胞的实时监测。
Claims (2)
1.一种仿生芯片肾脏，其特征在于：所述仿生芯片肾脏包括下亚克力板（1），下亚克力板（1）上方依次设置有盖玻片（2）、下PDMS片（3）、上PDMS片（4）和上亚克力板（5），在下PDMS片（3）上开设有开口方向向上的肾小球足细胞培养室（6），在上PDMS片（4）上开设有开口方向向下的肾小球内皮细胞培养室（7），肾小球足细胞培养室（6）与肾小球内皮细胞培养室（7）的横断面为等径的圆形，且二者的开口相对，同时在两个培养室之间还设置有多孔聚碳酸酯膜层（8），
在上亚克力板（5）上开设有入样孔（9）和第一出样口（10），入样孔（9）通过第一通道（11）与肾小球内皮细胞培养室（7）相通，而肾小球内皮细胞培养室（7）还与第二通道（12）相连，所述第一通道（11）的宽度为H1，第二通道（12）的宽度为H2，且H1：H2=10：3，
在下PDMS片（3）上开设有均为条状的肾小管上皮细胞培养室（13）和管周微血管内皮细胞培养室（14），并且肾小管上皮细胞培养室（13）与管周微血管内皮细胞培养室（14）之间通过两个对称设置的基质胶通道（15）相连，基质胶通道（15）中填充有基质胶，
所述的第二通道（12）的末端与管周微血管内皮细胞培养室（14）的起始端相连，而管周微血管内皮细胞培养室（14）的末端则与第一出样口（10）相连，而入样孔（9）和第一出样口（10）之间的连接管路上还设置有微量蠕动泵，
所述肾小球足细胞培养室（6）通过通道与肾小管上皮细胞培养室（13）的起始端相连，而肾小管上皮细胞培养室（13）的末端则与开设在上亚克力板（5）上的第二出样口（16）相连。
2.根据权利要求1所述的仿生芯片肾脏，其特征在于：所述的下PDMS片（3）和上PDMS片（4）均由聚二甲基硅氧烷制成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810693735.5A CN108485975A (zh) | 2018-06-29 | 2018-06-29 | 仿生芯片肾脏 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810693735.5A CN108485975A (zh) | 2018-06-29 | 2018-06-29 | 仿生芯片肾脏 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108485975A true CN108485975A (zh) | 2018-09-04 |
Family
ID=63343612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810693735.5A Pending CN108485975A (zh) | 2018-06-29 | 2018-06-29 | 仿生芯片肾脏 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108485975A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109456934A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-03-12 | 清华大学 | 一种三维肾小球模型的制备方法 |
| WO2020231833A1 (en) * | 2019-05-10 | 2020-11-19 | Children's Hospital Los Angeles | A glomerulus on a chip to recapitulate glomerular filtration barrier |
| CN113174332A (zh) * | 2021-05-06 | 2021-07-27 | 华东理工大学 | 仿生肾器官芯片结构和仿生肝肾芯片结构 |
| CN115558601A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-01-03 | 苏州大学 | 一种用于药效、毒性和药代检测的迷你哺乳动物模型及其应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130173018A1 (en) * | 2010-09-14 | 2013-07-04 | Tokyo Women's Medical University | Method for manufacturing multilayered cell sheet, multilayered cell sheet having vascular network obtained thereby, and method of use thereof |
| CN105420106A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-03-23 | 大连医科大学附属第一医院 | 仿生肾小球芯片以及由其组成的芯片组 |
| CN107312713A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-11-03 | 中科芯瑞(苏州)生物科技有限公司 | 一种微流控芯片及其应用 |
| CN107828655A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-03-23 | 大连理工大学 | 一种微流控芯片及其应用 |
| CN107955786A (zh) * | 2016-10-14 | 2018-04-24 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种基于微流控芯片的肾小球体系及其应用 |
| CN208472114U (zh) * | 2018-06-29 | 2019-02-05 | 大连医科大学附属第一医院 | 仿生芯片肾脏 |
-
2018
- 2018-06-29 CN CN201810693735.5A patent/CN108485975A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130173018A1 (en) * | 2010-09-14 | 2013-07-04 | Tokyo Women's Medical University | Method for manufacturing multilayered cell sheet, multilayered cell sheet having vascular network obtained thereby, and method of use thereof |
| CN105420106A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-03-23 | 大连医科大学附属第一医院 | 仿生肾小球芯片以及由其组成的芯片组 |
| CN107955786A (zh) * | 2016-10-14 | 2018-04-24 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种基于微流控芯片的肾小球体系及其应用 |
| CN107312713A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-11-03 | 中科芯瑞(苏州)生物科技有限公司 | 一种微流控芯片及其应用 |
| CN107828655A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-03-23 | 大连理工大学 | 一种微流控芯片及其应用 |
| CN208472114U (zh) * | 2018-06-29 | 2019-02-05 | 大连医科大学附属第一医院 | 仿生芯片肾脏 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109456934A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-03-12 | 清华大学 | 一种三维肾小球模型的制备方法 |
| CN109456934B (zh) * | 2018-10-31 | 2021-05-11 | 清华大学 | 一种三维肾小球模型的制备方法 |
| WO2020231833A1 (en) * | 2019-05-10 | 2020-11-19 | Children's Hospital Los Angeles | A glomerulus on a chip to recapitulate glomerular filtration barrier |
| US11840683B2 (en) | 2019-05-10 | 2023-12-12 | Children's Hospital Los Angeles | Glomerulus on a chip to recapitulate glomerular filtration barrier |
| CN113174332A (zh) * | 2021-05-06 | 2021-07-27 | 华东理工大学 | 仿生肾器官芯片结构和仿生肝肾芯片结构 |
| CN113174332B (zh) * | 2021-05-06 | 2023-07-21 | 华东理工大学 | 仿生肾器官芯片结构和仿生肝肾芯片结构 |
| CN115558601A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-01-03 | 苏州大学 | 一种用于药效、毒性和药代检测的迷你哺乳动物模型及其应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108485975A (zh) | 仿生芯片肾脏 | |
| US7820430B2 (en) | Micro device for cell culture | |
| CN106581761B (zh) | 一种人工肝脏组织及其制作方法 | |
| KR20180027553A (ko) | 혈관화된 시험관 관류 장치, 제조 방법 및 그 응용 방법 | |
| CN103952300B (zh) | 一种微流控芯片及细胞趋化运动研究方法 | |
| Guzzardi et al. | Metabolic control through hepatocyte and adipose tissue cross-talk in a multicompartmental modular bioreactor | |
| CN108004144A (zh) | 一种含管道网络的器官芯片单元 | |
| CN111269830B (zh) | 一种基于微流控技术的多器官芯片及其应用 | |
| Yang et al. | PBPK modeling on organs-on-chips: an overview of recent advancements | |
| CN208472114U (zh) | 仿生芯片肾脏 | |
| US20210108178A1 (en) | Systems and methods for multilane vasculature | |
| CN101381678B (zh) | 多层膜片结构灌流型生物反应器及应用 | |
| CN105420106A (zh) | 仿生肾小球芯片以及由其组成的芯片组 | |
| Bikhchandani et al. | Extracorporeal liver perfusion system for artificial liver support across a membrane | |
| CN114350518B (zh) | 仿生肝微流控细胞培养-药物筛选芯片 | |
| CN114085775B (zh) | 仿生肠肝微流控细胞培养-药物筛选一体化芯片 | |
| CN205188310U (zh) | 仿生肾小球芯片以及由其组成的芯片组 | |
| CN101569767B (zh) | 配备多孔砖式填充支架型反应器的混合型人工肝支持系统 | |
| CN110669670B (zh) | 一种人体微生态系统芯片及其使用方法 | |
| CN106540345A (zh) | 一种四组中空纤维动态培养生物人工肝反应器 | |
| CN114437932B (zh) | 多胎胎盘血管吻合模型的微流控芯片、系统及使用方法 | |
| Zhang et al. | Bio-Artificial Liver | |
| CN205339692U (zh) | 人工肝用去细胞支架生物反应器 | |
| CN110387327A (zh) | 一种三脉管肝小叶芯片 | |
| CN118454767A (zh) | 一种微流控芯片及其在检测化学品吸入毒性中的应用 |
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 | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180904 |