CN111575189B - 仿生肺部气液暴露的微流控芯片给药及细胞培养系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种仿生肺部气液暴露的微流控芯片给药及细胞培养系统，包括暴露腔室、微流控暴露芯片、微流控细胞培养芯片、基底载玻片，所述微流控暴露芯片与微流控细胞培养芯片之间设有聚碳酸酯膜，所述微流控暴露芯片上开设有暴露芯片连通管道，所述微流控细胞培养芯片上开设有微流控细胞培养芯片连通管道，所述聚碳酸酯膜上的暴露芯片连通管道中用于培养一种细胞，所述基底载玻片上的微流控细胞培养芯片连通管道中用于培养另一种细胞。与现有技术相比，本发明整体操作简单，可实现在线监测，具有可靠性和真实性等优点。同时引进了微流控生物芯片技术降低了实验的成本与周期，而芯片管路的自由设计使实验具有较大的自由度。
Description
技术领域
本发明属于生物微流控芯片仿生领域，尤其是涉及一种仿生肺部气液暴露的微流控芯片给药及细胞培养系统。
背景技术
肺在作为人体呼吸器官的同时，也是人体重要的造血器官，研究表明正常人身体有一半以上的血小板来自肺部。然而，由于环境污染、生物病毒以及部分气溶胶颗粒的侵入，再加上现在人过度劳累、酗酒、不良的作息习惯等原因使得人体肺器官极易受到损伤。因此，对于肺器官的毒理和药理研究显得尤为重要。当前肺部给药的方式多为鼻腔给药，鼻腔给药是通过雾化器将药物雾化，使药物以气溶胶形式进入人体，再通过肺部的气液交换以达到吸收的目的。然而在各种研究中较为常用的仿生肺部给药系统多为单层肺细胞或者小动物活体，前者在结构上无法模拟复杂多层的肺部结构，且单层细胞培养通常完全浸没在培养基中，并不能很好得模拟肺所处的气液环境。后者成本较贵，培养实验周期较长，操作较为复杂。因此，迫切需要一种更为完善的仿生肺部给药及细胞培养系统。
发明内容
本发明是针对现在肺相关药理实验中采用的肺器官模型存在的问题，提出一种结合微流控生物芯片实现的仿生肺部气液暴露的微流控芯片给药及细胞培养系统。
本发明期待解决的技术问题：一是可以进行多层细胞培养；二是上层细胞处于气液暴露环境之中；三是降低成本，减少实验周期。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明提供一种仿生肺部气液暴露的微流控芯片给药及细胞培养系统，包括暴露腔室、微流控暴露芯片、微流控细胞培养芯片、基底载玻片，所述微流控暴露芯片、微流控细胞培养芯片及基底载玻片均位于暴露腔室内，且所述微流控暴露芯片位于微流控细胞培养芯片上，所述微流控细胞培养芯片位于基底载玻片上，所述微流控暴露芯片与微流控细胞培养芯片之间设有聚碳酸酯膜，所述微流控暴露芯片上开设有暴露芯片连通管道，所述微流控细胞培养芯片上开设有微流控细胞培养芯片连通管道，所述聚碳酸酯膜上的暴露芯片连通管道中用于培养一种细胞，所述基底载玻片上的微流控细胞培养芯片连通管道中用于培养另一种细胞。
在本发明的一个实施方式中，所述暴露芯片连通管道与微流控细胞培养芯片连通管道设置数量相同，所述暴露芯片连通管道位于微流控细胞培养芯片连通管道的正上方，且两者水平方向的位置重合。
在本发明的一个实施方式中，所述聚碳酸酯膜设置在暴露芯片连通管道与微流控细胞培养芯片连通管道之间，且将暴露芯片连通管道与微流控细胞培养芯片连通管道相隔开。
在本发明的一个实施方式中，所述暴露腔室上方开设有用于进入气溶胶颗粒药物的进气口。
在本发明的一个实施方式中，所述微流控细胞培养芯片上开设有培养基进出口，所述培养基进出口设置数量与微流控细胞培养芯片连通管道数量相同，且每个培养基进出口分别与一个微流控细胞培养芯片连通管道相连通。
在本发明的一个实施方式中，所述培养基进出口开设在水平方向。
在本发明的一个实施方式中，所述微流控暴露芯片、聚碳酸酯膜、微流控细胞培养芯片及基底载玻片相键合构成多层培养系统。
在本发明的一个实施方式中，使用状态下，所述基底载玻片上的微流控细胞培养芯片连通管道中的细胞完全浸没于培养基中，与暴露腔室内的气溶胶颗粒没有直接接触，所述聚碳酸酯膜上的暴露芯片连通管道中的细胞下方与培养基接触，上方与暴露腔室内的气溶胶颗粒之间接触，形成气液暴露环境。膜上细胞由下方微流控细胞培养芯片供给培养基达到正常生长。同时在底层基底载破片上培养另一细胞，底层细胞分泌因子可通过培养芯片连接通道作用于聚碳酸酯膜上的细胞，达到多层培养目的，实现细胞间相互作用。
在本发明的一个实施方式中，所述微流控暴露芯片与微流控细胞培养芯片均采用聚二甲基硅氧烷材料。聚二甲基硅氧烷材料成本低，使用简单，具有光学透明和良好的化学惰性等特点。
在本发明的一个实施方式中，可以根据实验需求在所述微流控细胞培养芯片上设计所需的管路。通过培养芯片上的管路输送培养基和输出废液，供两层细胞生长。
在本发明的一个实施方式中，所述基底载玻片经过多聚赖氨酸(poly-l-lysine)修饰处理，适合于底层细胞培养。
在本发明的一个实施方式中，所述暴露腔室可以由3D打印构建而成，可以根据实验需要自行设计搭建。
在本发明的一个实施方式中，所述暴露腔室优选设置体积较小，只需要较小体积的暴露腔室就可以供进入的气溶胶颗粒均匀扩散与沉积，不会在实验中产生较大的浓度差异。
在本发明的一个实施方式中，所述暴露腔室可与气溶胶发生器直接相连接，气溶胶颗粒从上部进气口直接进入腔室均匀扩散，沉积在底层的暴露芯片上。
在本发明的一个实施方式中，所述聚碳酸酯膜适用于上层细胞培养与显微镜观测，所述聚碳酸酯膜与基底载玻片之间的微流控细胞培养芯片负责供给营养和排出废液。
使用时，药物经过气溶胶发生器后，以气溶胶颗粒的形式通过进气口进入暴露腔室，在暴露腔室里均匀扩散后，沉积在底部的微流控暴露芯片上，通过暴露芯片连通管道与下层聚碳酸酯膜接触，进而作用于膜上的细胞。
本发明使用时，多层芯片结构中置于最中间的聚碳酸酯膜可不进行细胞培养，作为检测药物或者材料沉积的对照。
本发明使用时，当药物经过气溶胶发生器后以气溶胶颗粒的形式从进气口输入，经过暴露腔室均匀扩散，最后在底部暴露芯片沉积。由于芯片上存在连接通道，气溶胶颗粒可与下方聚碳酸酯膜上的细胞直接接触。同时在经过多聚赖氨酸(poly-l-lysine)修饰的基底载玻片上培养有另一株细胞，使位于中间的培养在聚碳酸酯膜上的细胞同时受到下层基底载玻片上的细胞分泌因子和外界气溶胶颗粒的影响，更加真实的模拟了人体肺器官所处的微环境。采用该模型，整体操作简单，可实现在线监测，具有可靠性和真实性等优点。同时引进了微流控生物芯片技术降低了实验的成本与周期，而芯片管路的自由设计使实验具有较大的自由度。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明仿生肺部气液暴露的微流控芯片给药及细胞培养系统，结合微流控技术，构建了多层细胞培养以及气液暴露环境，与实际人体肺器官所处环境贴近，实验结果更具有真实性可靠性；各层芯片上的管路、腔室以及培养的细胞可以根据所需调整，具有极大的实验自由度；整体装置体积小，搭建成本低，具有光学透明，可实现在线监测；该模型具有良好的操作性，更具实用性。
附图说明
图1是实施方式中提供的仿生肺部气液暴露的微流控芯片给药及细胞培养系统分解结构示意图；
图2是实施方式中提供的仿生肺部气液暴露的微流控芯片给药及细胞培养系统半剖分解结构示意图；
图3是实施方式中仿生肺部气液暴露的微流控芯片给药及细胞培养系统使用时培养示意图。
图中标号所示：101为进气口；102是暴露腔室；103是微流控暴露芯片；104是暴露芯片连通管道；105是聚碳酸酯膜；106是微流控细胞培养芯片；107是微流控细胞培养芯片连通管道；108是基底载玻片；109是培养基进出口，2为细胞。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
参考图1、图2，一种仿生肺部气液暴露的微流控芯片给药及细胞培养系统，包括暴露腔室102、微流控暴露芯片103、微流控细胞培养芯片106、基底载玻片108，所述微流控暴露芯片103、微流控细胞培养芯片106及基底载玻片108均位于暴露腔室102内，且所述微流控暴露芯片103位于微流控细胞培养芯片106上，所述微流控细胞培养芯片106位于基底载玻片108上，所述微流控暴露芯片103与微流控细胞培养芯片106之间设有聚碳酸酯膜105，所述微流控暴露芯片103上开设有暴露芯片连通管道104，所述微流控细胞培养芯片106上开设有微流控细胞培养芯片连通管道107，所述聚碳酸酯膜105上的暴露芯片连通管道104中用于培养一种细胞，所述基底载玻片108上的微流控细胞培养芯片连通管道107中用于培养另一种细胞。
参考图1、图2，在本发明的一个实施方式中，所述暴露芯片连通管道104与微流控细胞培养芯片连通管道107设置数量相同，所述暴露芯片连通管道104位于微流控细胞培养芯片连通管道107的正上方，且两者水平方向的位置重合。
参考图1、图2，在本发明的一个实施方式中，所述聚碳酸酯膜105设置在暴露芯片连通管道104与微流控细胞培养芯片连通管道107之间，且将暴露芯片连通管道104与微流控细胞培养芯片连通管道107相隔开。
参考图1、图2，在本发明的一个实施方式中，所述暴露腔室102上方开设有用于进入气溶胶颗粒药物的进气口101。
参考图1、图2，在本发明的一个实施方式中，所述微流控细胞培养芯片106上开设有培养基进出口109，所述培养基进出口109设置数量与微流控细胞培养芯片连通管道107数量相同，且每个培养基进出口109分别与一个微流控细胞培养芯片连通管道107相连通。
参考图1、图2，在本发明的一个实施方式中，所述培养基进出口109开设在水平方向。
在本发明的一个实施方式中，所述微流控暴露芯片103、聚碳酸酯膜105、微流控细胞培养芯片106及基底载玻片108相键合构成多层培养系统。
使用状态下，所述基底载玻片108上的微流控细胞培养芯片连通管道107中的细胞完全浸没于培养基中，与暴露腔室102内的气溶胶颗粒没有直接接触，所述聚碳酸酯膜105上的暴露芯片连通管道104中的细胞下方与培养基接触，上方与暴露腔室102内的气溶胶颗粒之间接触，形成气液暴露环境。
在本发明的一个实施方式中，所述微流控暴露芯片103与微流控细胞培养芯片106均采用聚二甲基硅氧烷材料。聚二甲基硅氧烷材料成本低，使用简单，具有光学透明和良好的化学惰性等特点。
可以根据实验需求在所述微流控细胞培养芯片106上设计所需的管路。通过培养芯片上的管路输送培养基和输出废液，供两层细胞生长。
在本发明的一个实施方式中，所述基底载玻片108经过多聚赖氨酸(poly-l-lysine)修饰处理，适合于底层细胞培养。
在本发明的一个实施方式中，所述暴露腔室102可以由3D打印构建而成，可以根据实验需要自行设计搭建。
在本发明的一个实施方式中，所述暴露腔室102可与气溶胶发生器直接相连接，气溶胶颗粒从上部进气口直接进入腔室均匀扩散，沉积在底层的暴露芯片上。
在本发明的一个实施方式中，所述聚碳酸酯膜105适用于上层细胞培养与显微镜观测，所述聚碳酸酯膜105与基底载玻片108之间的微流控细胞培养芯片106负责供给营养和排出废液。
参考图3，本发明还提供一种具体实施过程：药物经过气溶胶发生器后以气溶胶颗粒的形式从进气口101进入，在暴露腔室102中均匀扩散后，沉积在微流控暴露芯片103，由于暴露芯片连通管道104的存在，部分气体可直接与聚碳酸酯膜105上的细胞接触，利用微流控细胞培养芯片106供给培养基。同时在基底载玻片108上培养另一株细胞，使膜上细胞2同时受外界气溶胶颗粒和下层细胞分泌因子的共同作用。该模型整体上实现了上层细胞所处的气液暴露环境，同时达到了多层细胞的共同培养。模型整体操作简单，可以在线监测细胞状态，更适用于生物实验。
在一些其他实施方式中，本发明使用时，多层芯片结构中置于最中间的聚碳酸酯膜可不进行细胞培养，作为检测药物或者材料沉积的对照。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种仿生肺部气液暴露的微流控芯片给药及细胞培养系统的使用方法，其特征在于，仿生肺部气液暴露的微流控芯片给药及细胞培养系统包括暴露腔室（102）、微流控暴露芯片（103）、微流控细胞培养芯片（106）、基底载玻片（108），所述微流控暴露芯片（103）、微流控细胞培养芯片（106）及基底载玻片（108）均位于暴露腔室（102）内，且所述微流控暴露芯片（103）位于微流控细胞培养芯片（106）上，所述微流控细胞培养芯片（106）位于基底载玻片（108）上，所述微流控暴露芯片（103）与微流控细胞培养芯片（106）之间设有聚碳酸酯膜（105），所述微流控暴露芯片（103）上开设有暴露芯片连通管道（104），所述微流控细胞培养芯片（106）上开设有微流控细胞培养芯片连通管道（107），所述聚碳酸酯膜（105）上的暴露芯片连通管道（104）中用于培养一种细胞，所述基底载玻片（108）上的微流控细胞培养芯片连通管道（107）中用于培养另一种细胞；
所述微流控暴露芯片（103）、聚碳酸酯膜（105）、微流控细胞培养芯片（106）及基底载玻片（108）相键合构成多层培养系统；
所述基底载玻片（108）经过多聚赖氨酸修饰处理；
使用状态下，所述基底载玻片上的微流控细胞培养芯片连通管道中的细胞完全浸没于培养基中，与暴露腔室内的气溶胶颗粒没有直接接触，所述聚碳酸酯膜上的暴露芯片连通管道中的细胞下方与培养基接触，上方与暴露腔室内的气溶胶颗粒之间接触，形成气液暴露环境；
膜上细胞由下方微流控细胞培养芯片供给培养基达到正常生长，同时在底层基底载破片上培养另一细胞，底层细胞分泌因子可通过培养芯片连接通道作用于聚碳酸酯膜上的细胞，达到多层培养目的，实现细胞间相互作用；
使用时，当药物经过气溶胶发生器后以气溶胶颗粒的形式从进气口输入，经过暴露腔室均匀扩散，最后在底部暴露芯片沉积，由于芯片上存在连接通道，气溶胶颗粒可与下方聚碳酸酯膜上的细胞直接接触，同时在经过多聚赖氨酸修饰的基底载玻片上培养有另一株细胞，使位于中间的培养在聚碳酸酯膜上的细胞同时受到下层基底载玻片上的细胞分泌因子和外界气溶胶颗粒的影响，更加真实的模拟人体肺器官所处的微环境。
2.根据权利要求1所述仿生肺部气液暴露的微流控芯片给药及细胞培养系统的使用方法，其特征在于，所述暴露芯片连通管道（104）与微流控细胞培养芯片连通管道（107）设置数量相同，所述暴露芯片连通管道（104）位于微流控细胞培养芯片连通管道（107）的正上方，且两者水平方向的位置重合。
3.根据权利要求1所述仿生肺部气液暴露的微流控芯片给药及细胞培养系统的使用方法，其特征在于，所述聚碳酸酯膜（105）设置在暴露芯片连通管道（104）与微流控细胞培养芯片连通管道（107）之间，且将暴露芯片连通管道（104）与微流控细胞培养芯片连通管道（107）相隔开。
4.根据权利要求1所述仿生肺部气液暴露的微流控芯片给药及细胞培养系统的使用方法，其特征在于，所述暴露腔室（102）上方开设有用于进入气溶胶颗粒药物的进气口（101）。
5.根据权利要求1所述仿生肺部气液暴露的微流控芯片给药及细胞培养系统的使用方法，其特征在于，所述微流控细胞培养芯片（106）上开设有培养基进出口（109），所述培养基进出口（109）设置数量与微流控细胞培养芯片连通管道（107）数量相同，且每个培养基进出口（109）分别与一个微流控细胞培养芯片连通管道（107）相连通。
6.根据权利要求5所述仿生肺部气液暴露的微流控芯片给药及细胞培养系统的使用方法，其特征在于，所述培养基进出口（109）开设在水平方向。
7.根据权利要求1所述仿生肺部气液暴露的微流控芯片给药及细胞培养系统的使用方法，其特征在于，所述微流控暴露芯片（103）与微流控细胞培养芯片（106）均采用聚二甲基硅氧烷材料。
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|---|---|---|---|---|
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| CN106459898A (zh) * | 2013-12-20 | 2017-02-22 | 哈佛大学校长及研究员协会 | 低剪切微流控装置及其使用方法和制造方法 |
| CN110140052A (zh) * | 2016-11-24 | 2019-08-16 | 威拓股份有限公司 | 平板气-液界面暴露模块和方法 |
| EP3424597A1 (en) * | 2017-07-04 | 2019-01-09 | Karlsruher Institut für Technologie | Method for influencing biological systems by physico-chemical gradients and generation thereof in a microfluidic device |
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