CN115109699A - 一种集成微电极阵列的器官芯片及其制备和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种集成微电极阵列的器官芯片，包括微电极层和微流控芯片层；微电极层包括透明基底和附着于其上表面的阵列微电极，每组微电极包括一组叉指结构，叉指结构与两条微引线相连，且每条微引线与引脚相连；微流控芯片层包括进样口、多个细胞培养孔、出样口、自进样口分岔并与所有细胞培养孔连通的进样流道、自出样口分岔并与所有细胞培养孔连通的出样流道；叉指结构位于细胞培养孔底部，细胞培养孔用于培养细胞或细胞团。本发明还提供相应制备和使用方法。本发明的器官芯片可培养细胞团或干细胞衍生相关器官或类器官以模拟人体组织或器官；可在芯片内进行形态观察或通过微电极实现实时、无创、在线监测；可实现阵列化、高通量培养和监测。

Description

一种集成微电极阵列的器官芯片及其制备和使用方法
技术领域
本发明涉及一种集成微电极阵列的器官芯片及其制备和使用方法，透光材料可实现直接观察细胞形态，并通过微电极实时监测电化学交流阻抗谱检测芯片阻抗的变化，可实现非侵入、原位、持续的监测器官芯片中细胞团、干细胞衍生相关器官或类器官的存活状态，以评估物质或药物对人体组织或器官的影响，能够应用于药物/环境污染物等毒性评估。
背景技术
评估物质对有机体是否会产生不良作用是毒理学的研究目的，有助于减少人类危害暴露的风险，促进人类“保持或发挥全部遗传潜力”。目前动物毒性实验被认为是物质毒性检测的“黄金标准”，但由于种属的差异性，动物毒性实验并不能很好的反应待测物对人体毒性的真实情况。此外，二维细胞培养体系也常被用来在体外模拟人体内的微环境以评估物质对人体的毒性，但由于永生细胞系中缺乏组织器官的某些特异性组成或功能，其毒性评估准确性并不尽如人意。
人体器官芯片是近几年快速发展起来的一门前沿科学技术，是一种在芯片上构建的器官生理微系统，它以微流控芯片为核心，可以在体外模拟构建包含有多种活体细胞的组织器官微环境，反映人体组织器官的主要结构和功能特征。这种微缩的组织器官模型不仅可在体外接近真实地重现人体器官的生理、病理活动，还可能使研究人员以前所未有的方式来见证和研究机体的各种生物学行为，预测人体对药物或外界不同刺激产生的反应。然而，器官芯片在构建和形成过程中需要较长的时间，需要对其生长和分化过程进行监测，传统技术手段如免疫荧光染色、噻唑蓝比色法(MTT)、CCK8等难以实现实时、无创、在线监测器官芯片中细胞生长或受药物(毒性物质)刺激后的细胞行为，不能满足研究的需要。
基于微机电工艺制作的微电极是一种具有微型化、响应迅速、灵敏度高、信噪比高和易于实现阵列化等优点的传感单元。在器官芯片上集成微电极是更进一步的技术突破，该技术方案可实现非侵入、原位、持续的监测芯片中细胞的行为和状态。集成微电极的器官芯片旨在将器官芯片构建成为具有传感性能的培养设备，将更适用于药物或者环境污染物的毒性评估，快速、准确、高效的优势使其有望取代传统毒性检测手段。
针对目前动物实验和平面二维细胞培养难以准确评估药物/环境污染物对人体毒性，而器官芯片存在难以实现实时、无创、在线监测的问题，急需一种新的器官芯片来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种集成微电极阵列的器官芯片及其制备和使用方法，以在准确评估药物/环境污染物对人体毒性的同时，实现实时、无创、在线监测。
为了实现上述目的，本发明提供一种集成微电极阵列的器官芯片，包括自下而上依次堆叠设置的微电极层和微流控芯片层；所述微电极层包括透明的基底和附着于基底的上表面的阵列微电极，每组微电极分别包括一组叉指结构，叉指结构与两条微引线相连，且每条微引线均与一个引脚相连；所述微流控芯片层包括一个进样口、多个细胞培养孔、一个出样口、自进样口分岔并与所有细胞培养孔均连通的进样流道、以及自出样口分岔并与所有细胞培养孔均连通的出样流道；每个叉指结构均与其中一个位于细胞培养孔沿竖直方向对齐的底部，细胞培养孔用于容置和培养细胞团、干细胞衍生相关器官或类器官。
优选地，所述微电极层的基底的材质为透明材料；所述微电极采用溅射或沉积或印刷工艺制得，材质为传感材料；所述微流控芯片层采用光刻或刻蚀工艺制得，材质为透光材料。
优选地，所述微电极层的基底的材质为玻璃或透明塑料，所述微电极的材质为多层传感材料，所述微流控芯片层的材质为聚二甲基硅氧烷或透明塑料。
优选地，单个微电极层上的微电极的叉指结构呈阵列排布；相应的，所述细胞培养孔的数量和阵列排布的形式与叉指结构一致。
优选地，每个叉指结构由至少15个导电指对交错排布而成，每个导电指对包括彼此间隔开的第一类导电指和第二类导电指，所有导电指的第一类导电指通过所述微引线的其中一条电连接在一起，所有导电指的第二类导电指通过所述微引线的另一条电连接在一起。
优选地，第一类导电指和第二类导电指的指长为0.2-20mm，指宽为5-5000μm，指间隙为5-5000μm。
优选地，所述微流控芯片层由微流道下层和微流道上层组成；所述进样口直由贯穿微流道上层的通孔和进样流道的起始端的凹槽组成；所述进样流道为设于微流道下层的上表面的沟槽；所述细胞培养孔的直径为0.2-30mm，深0.2-20mm，由微电极层的上表面、贯穿进样流道末端的通孔和出样流道的起始端的凹槽组成；所述出样流道为微流道上层的下表面的沟槽；所述出样口由贯穿微流道上层的通孔和微流道下层的上表面组成；所述叉指结构至少一部分位于所述细胞培养孔的底部，所述叉指结构的尺寸大于细胞培养孔的尺寸，且所述叉指结构的厚度为100-600nm；所述引脚的面积为1-10mm2，至少一部分位于微电极层上且与微流控芯片层不重叠的区域。
另一方面，本发明提供一种集成阵列微电极的器官芯片的制备方法，其用于制作根据上文所述的集成阵列微电极的器官芯片，包括：
S1：采用透明材料作为基底，通过光刻或刻蚀工艺得到所需微电极的形状；通过沉积或溅射工艺在所述基底的一面制作所述微电极，得到的具有微电极的基底为微电极层；
S2：根据进样流道、细胞培养孔和出样流道的结构，通过光刻工艺或者注塑工艺制得所述微流控芯片层；
S3：将微电极层和微流控芯片层通过离子清洗机中清洗改性、对准、键合得到器官芯片；或者通过热塑封或者粘贴工艺将将微电极层和微流控芯片层对准、粘合得到器官芯片；其中，对准是指微流控芯片层的细胞培养孔与微电极层的叉指结构相对齐。
另一方面，本发明提供一种集成微电极阵列的器官芯片的使用方法，其基于上文所述的集成阵列微电极的器官芯片，包括：
A1：在所述集成微电极阵列的器官芯片中进行细胞团、干细胞衍生相关器官或类器官的培养和监测；
A2：利用培养有细胞团、干细胞衍生相关器官或类器官的集成微电极阵列的器官芯片进行物质毒性或药物检测。
本发明的集成微电极阵列的器官芯片以微流控技术为核心，通过细胞培养孔在芯片上培养细胞团、干细胞衍生相关器官或类器官以模拟人体组织或器官。透光材料可实现直接观察细胞形态，并通过微电极实时监测电化学交流阻抗谱检测芯片阻抗的变化，可实现非侵入、原位、持续的监测器官芯片中细胞团、干细胞衍生相关器官或类器官的存活状态，以评估物质或药物对人体组织或器官的影响。本发明兼具了器官芯片高度模拟人体组织或器官结构和功能的特性及微电极微型化、集成化、阵列化的优点，解决了传统毒性评估手段难以提供直接准确的毒性数据和器官芯片存在监测手段瓶颈的问题，为毒理学针对物质毒性评估的研究提供了新的想法和思路。
本发明设计制作的集成阵列微电极器官芯片对不同物质的毒性检测具有普适性，可广泛应用于药物、环境污染物、食品添加剂、化妆品成份等物质的生物毒性研究。该器官芯片可针对不同的待测物选择不同器官种类和相应培养技术，在器官芯片内培养平面细胞、细胞团、干细胞衍生相关器官和类器官等以满足不同物质的毒性检测需求，使得结果更加准确可靠。
附图说明
图1是本发明集成微电极阵列的器官芯片侧面结构示意图。
图2是本发明集成微电极阵列的器官芯片平面结构示意图，其中虚线表示为存在于内部的结构。
图3是本发明集成微电极阵列的器官芯片的微电极层结构示意图。
图4是本发明集成微电极阵列的器官芯片的叉指结构放大示意图。
图5是本发明集成微电极阵列的器官芯片中微流控芯片层的结构示意图。
图6是本发明集成微电极阵列的器官芯片中培养HepG2细胞团，模拟毒物对细胞指数CI的影响图。
具体实施方式
下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，对本发明的方案做进一步详细的解释和说明，但并非用以限定本发明的范围。
如图1和图2所示为根据本发明的一个实施例的集成阵列微电极的器官芯片，其用于评估物质毒性。所述器官芯片包括自下而上依次堆叠设置的一个微电极层10、微流道下层20和微流道上层30，微流道下层20和微流道上层30组成了一个微流控芯片层200。
如图2和图3所示，所述微电极层10包括基底11和附着于基底11的上表面的多组微电极12，微电极12附着在基底11的上表面以形成微电极层10。每组微电极12分别包括一个叉指结构121，叉指结构121与两条微引线122相连，且每条微引线122均与一个引脚123相连，引脚123用于信号导出。在本实施例中，基底11的材质为玻璃，在其他实施例中，基底11的材质也可以是塑料或其他透明材料。所述微电极12采用溅射或沉积工艺制得，材质为传感材料，优选为Ti/Pt/Au多层材料或其他多层传感材料。在本实施例中，单个微电极层10上的微电极12的数量为4组，多个微电极12的叉指结构121以直线阵列的形式排布，在其他实施例中，微电极层10上的微电极12的数量也可以根据需求阵列排布。
如图4所示，每个叉指结构121由至少15个导电指对交错排布而成，用于阻抗信号采集，每个导电指对包括彼此间隔开的第一类导电指和第二类导电指，第一类导电指和第二类导电指的指长均为200-2000μm，指宽为5-100μm，指间隙为5-100μm，所有第一类导电指和所有第二类导电指组成了叉指结构121的两个彼此间隔开的部分，用于阻抗信号采集。所有导电指的第一类导电指通过所述微引线122的其中一条电连接在一起，所有导电指的第二类导电指通过所述微引线122的另一条电连接在一起。
再请参见图1和图2，微电极层10的上方是由微流道下层20和微流道上层30组成的微流控芯片层。
微流控芯片层200的具体结构如图1和图5所示。所述微流控芯片层200包括一个进样口210、多个细胞培养孔220、一个出样口230、自进样口210分岔并与所有细胞培养孔220均连通的进样流道240、以及自出样口230分岔并与所有细胞培养孔220均连通的出样流道250。所述细胞培养孔220设置为容置和培养3D细胞团、干细胞衍生相关器官或类器官。
所述微流控芯片层采用光刻或刻蚀工艺制得，材质为聚二甲基硅氧烷(PDMS)或其他透光材料。在本实施例中，所述进样口210的直径为600μm，由竖直贯穿微流道上层30的通孔和进样流道240起始端的凹槽组成；所述进样流道240的宽度为300μm，为设于微流道下层20上表面的沟槽；所述细胞培养孔220的直径为500μm，深600μm，由微电极层10的上表面、竖直贯穿进样流道240末端的通孔和出样流道250起始端的凹槽组成；所述出样流道250的宽度为600μm，为微流道上层30下表面的沟槽；所述出样口230的直径为600μm，由竖直贯穿微流道上层30的通孔和微流道下层20的上表面组成。在其他实施例中，进样口的直径、进样流道的宽度、细胞培养孔的直径和深度、出样流道的宽度、出样口的直径可以为其他合理的尺寸。
再请参见图1和图2，所述细胞培养孔220的数量与微电极12的组数相同，因此在本实施例中，细胞培养孔220的数量为4个，且所述细胞培养孔220的阵列排布的形式与叉指结构一致。在其他实例中，细胞培养孔220的数量和阵列排布的形式也可以为其他合理数量和方式。
每个微电极12的叉指结构121均与其中一个细胞培养孔220沿竖直方向对齐，因此，位于微电极层10的上表面的微电极12的叉指结构121容置于贯穿微流控芯片层的细胞培养孔220内，用于监测细胞培养孔220中细胞的电信号。也就是说，微流控芯片层200与微电极层10的上表面相贴合，且叉指结构121与细胞培养孔220相对齐，故叉指结构121至少一部分位于结构如同深井的细胞培养孔220的底部。需要说明的是，细胞培养孔220的底部为微电极层10的上表面，其基底11的材质为玻璃，但在玻璃表面通过工艺加工有200nm厚度的叉指结构121。叉指结构121的尺寸略大于细胞培养孔220的尺寸，微流控芯片层200紧贴合于微电极层10的表面，因微流控芯片层200具有一定的弹性和延展性，且叉指结构121的厚度为纳米级的，故可忽略叉指结构121的厚度的影响实现密闭而不漏液。在其他实例中，叉指结构的厚度可为100-600nm。
叉指微电极12的引脚123均设置为至少一部分位于微电极层10上的与微流控芯片层200不重叠的区域，叉指微电极的引脚123面积为1-10mm2，用于导出阻抗检测信号。
本发明的集成阵列微电极的器官芯片具有非侵入式、原位、在线检测的特性，可用于评估物质毒性。
下面具体说明本发明的集成阵列微电极的器官芯片的制备方法。
本发明的集成阵列微电极的器官芯片的制备方法用于制作上文所述的集成阵列微电极的器官芯片，其包括以下步骤：
步骤S1：采用玻璃或其他透明材料作为基底11，通过光刻或刻蚀工艺得到所需微电极的形状，具体操作包括清洗基底、涂覆衬底、固化衬底、涂覆光刻胶、固化光刻胶、曝光、显影等；随后通过沉积或溅射工艺在所述基底11的一面制作所述微电极12，制作所述微电极12的具体操作包括沉积或溅射金属、剥离等，最终得到的具有微电极12的基底为微电极层10。本实施例中，微电极层的基底11为玻璃材质，微电极材质为Ti/Pt/Au三层材料，在其他实例中微电极12的材质可为Ti/Au或Cd/Au等其他多层传感材料。
步骤S2：根据进样流道240、细胞培养孔220和出样流道250的结构，通过光刻工艺或者注塑工艺制得所述微流控芯片层；
具体来说，根据进样流道240、细胞培养孔220和出样流道250的结构分别绘制出所需的图形并分别制作掩膜版；以硅片或玻璃作为基底层，通过光刻或刻蚀在基底层的一面制作微流道下层20和微流道上层30的模具。随后在所述微流道模具上浇注微流道层材料的预聚物和固化剂的混合物，加热固化，剥离加热固化后的所述混合物，得到待打孔的微流道下层20和微流道上层30，并在微流道上层30的进样口、出样口的位置和微流道下层20细胞培养孔的位置打通孔，制得最终的微流道下层20和微流道上层30。最终将微流道下层20和微流道上层30放入等离子清洗机中进行表面改性30-90s，取出后将这二者在细胞培养孔处相对齐并贴合在一起，制得所述微流控芯片层200。
优选地，步骤S2中，所述预聚物和所述固化剂的重量比为2:1-10:1，所述加热固化的温度为60-120℃，固化时间为30-120min。本实例中预聚物使用为聚二甲基硅氧烷(PDMS)预聚物，固化剂为使预聚物交联聚合。其他实例中也可以使用其他透光的可替代材质。
步骤S3：将微电极层和微流控芯片层通过离子清洗机中清洗改性、对准、键合得到器官芯片；或者通过热塑封或者粘贴工艺将将微电极层和微流控芯片层对准、粘合得到器官芯片；其中，对准是指微流控芯片层的细胞培养孔与微电极层的叉指结构相对齐；
在本实施例中，将制作完成的微电极层10和微流控芯片层200放入等离子清洗机中进行表面改性40-110s，随后立即将微电极层10的叉指结构121与微流控芯片层200的细胞培养孔220对齐并贴合，使叉指结构121至少一部分位于细胞培养孔220的底部，此时完成器官芯片的组装。
另一方面，本发明还提供一种集成微电极阵列的器官芯片的使用方法，其基于上文所述的集成微电极阵列的器官芯片，包括：
步骤A1：在所述集成微电极阵列的器官芯片中进行细胞团、干细胞衍生相关器官或类器官的培养；
所述步骤A1包括：
步骤A11：将所述器官芯片依次使用紫外光照射1-4h、75％乙醇溶液浸泡1-3h、PBS缓冲液灌注和细胞培养液灌注，以进行前处理；
在所述步骤A11中，首先利用紫外灯和75％乙醇溶液对前述制造的器官芯片进行消毒处理；接着依次用PBS缓冲液和细胞培养液反复冲洗芯片5-10次；最后芯片内部灌注满细胞培养液放入37℃，5％CO2培养箱孵育1-3h。
在本实施例中，细胞培养液为人肝癌细胞(HepG2)培养液。
步骤A12：使用经典细胞培养技术在所述集成微电极阵列的器官芯片上培养细胞团、干细胞衍生相关器官或类器官，以作为毒性物质的受体。
在本实施例中，细胞团、干细胞衍生相关器官或类器官为人肝癌细胞(HepG2)的细胞或细胞团，步骤A12具体包括：
待HepG2细胞生长状态良好，密度达80％-90％。依照标准细胞传代操作将细胞消化成细胞悬液，并对细胞悬液中细胞进行计数；在调整细胞密度的胞悬液中加入1-10％(v/v)的基质胶，并充分混合均匀，导入所述器官芯片中。在细胞培养孔220的限域和基质胶作用下，HepG2细胞将经由进样口210进入细胞培养孔220中聚集形成三维人肝癌细胞团。将芯片放入细胞培养箱中培养，持续72h，期间每间隔12h进行一次阻抗检测，每次检测结束需更换新鲜的细胞培养液以满足细胞生长所需。
由此，可针对不同毒性物质培养不同的细胞团、干细胞衍生相关器官或类器官进行毒性检测，以提高毒性检测的可靠性。
步骤A2：利用培养有细胞团、干细胞衍生相关器官或类器官的集成微电极阵列的器官芯片进行物质毒性检测。
所述步骤A2包括：
步骤A21：在培养有细胞团、干细胞衍生相关器官或类器官的器官芯片中加入待测毒性物质；
在本实施例中，步骤A21中，取模拟毒物(含有苯胺)，使用适量去离子水稀释至1-5倍配置成待测毒性物质，缓慢加入所述器官芯片中，加入样品量与细胞培养液的比例为1:1，样品和细胞培养液总量为200-800μL。
所述步骤A22：对所述器官芯片进行持续阻抗测量，记录阻抗数据；
在本实施例中，放入细胞培养箱中孵育48h，期间每间隔12h进行一次阻抗检测，每次检测结束需更换200-800μL新鲜的包含有与首次加入样品比例一致的细胞培养液。
本发明在器官芯片中的培养孔内培养细胞团、干细胞衍生相关器官或类器官，细胞团、干细胞衍生相关器官或类器官将贴附或紧挨与底部微电极层的叉指结构。细胞团、干细胞衍生相关器官或类器官将会引起叉指微电极表面的电极转移效率，改变电极阻抗值。而在毒性物质作用下，细胞将发生凋亡，细胞对电极阻抗值的改变将减弱，通过对叉指微电极阻抗值的监测及分析即可实现对细胞团、干细胞衍生相关器官或类器官活性的检测，从而评估毒性物质的生物毒性。
在本实施例中，三维人肝癌细胞团中阻抗可分为两部分，其一为基质胶阻抗，另一部分则是细胞阻抗，包括活细胞和死细胞。通常认为基质胶阻抗始终保持稳定，而细胞阻抗部分，由于细胞膜存在，失去细胞膜的死细胞与活细胞阻抗具有明显差异性。因此，三维人肝癌细胞团培养过程中，由于细胞增殖，细胞量增加，阻抗值将产生变化；而在有毒物质的作用下，活细胞数量将急剧减少，阻抗将产生逆变。阻抗检测具体操作为：将器官芯片的微电极引脚与定制的阻抗测试台连接，并接入电化学工作站。设定检测模式为恒电位模式，在500Hz-1MHz频率范围测量阻抗。在本实施例中首先测量了仅有含有细胞培养液时(无细胞存在)的阻抗值，以作为背景阻抗(Z0)，随后检测芯片中细胞团培养t时的阻抗值为Zt。为了消除电极、细胞培养液等导致的背景误差，定义细胞指数(CI)来归一化处理阻抗数据CI＝∣Zt-Z0∣/Z0，即相对变化量∣Zt-Z0∣与Z0的比值。结果如图3所示，控制组为全程未加入毒物样品的传感芯片的CI变化曲线，而模拟毒物组指在三维人肝癌细胞团培养成熟后，加入模拟毒物样品CI变化曲线。毒物样品加入时间为虚线所示时间节点。
传感芯片在进行毒性样品检测前需要在芯片内培养细胞以作为毒性物质的受体。故传感芯片在72h前为三维人肝癌细胞团培养时的CI值变化曲线，图中可看出72h前曲线不断上升，而在加入毒物后，模拟毒物组的CI发生了剧烈逆变，而控制组则趋于平缓。故可判断毒性物质对细胞的影响巨大，从而实现生物毒性的评估。
此外，本发明的集成微电极阵列的器官芯片的使用方法采用一种在线检测平台，通过电化学交流阻抗谱法采集阻抗，将阻抗值归一化处理后得到其与3D细胞团、干细胞衍生相关器官或类器官活性的对应关系，可实现持续性的在线监测器官芯片中3D细胞团、干细胞衍生相关器官或类器官的生长状态和受毒性物质影响后的活性变化趋势。
本发明的集成微电极阵列的器官芯片的细胞培养孔有一定的深度0.2-20mm，可容纳足够的细胞培养液供细胞生长所需，并且培养期间更换新鲜细胞培养液，使得细胞可在芯片中进行较长时间培养，可使用于不同种细胞系进行物质或药物毒性研究。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例可以做出各种变化。凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (9)

1.一种集成微电极阵列的器官芯片，其特征在于，包括自下而上依次堆叠设置的微电极层和微流控芯片层；
所述微电极层包括透明的基底和附着于基底的上表面的阵列微电极，每组微电极分别包括一组叉指结构，叉指结构与两条微引线相连，且每条微引线均与一个引脚相连；
所述微流控芯片层包括一个进样口、多个细胞培养孔、一个出样口、自进样口分岔并与所有细胞培养孔均连通的进样流道、以及自出样口分岔并与所有细胞培养孔均连通的出样流道；
每个叉指结构均与其中一个位于细胞培养孔沿竖直方向对齐的底部，细胞培养孔用于容置和培养细胞团、干细胞衍生相关器官或类器官。
2.根据权利要求1所述的集成微电极阵列的器官芯片，其特征在于，所述微电极层的基底的材质为透明材料；
所述微电极采用溅射或沉积或印刷工艺制得，材质为传感材料；
所述微流控芯片层采用光刻或刻蚀工艺制得，材质为透光材料。
3.根据权利要求2所述的集成微电极阵列的器官芯片，其特征在于，所述微电极层的基底的材质为玻璃或塑料，所述微电极的材质为多层传感材料，所述微流控芯片层的材质为聚二甲基硅氧烷或透明塑料。
4.根据权利要求1所述的集成微电极阵列的器官芯片，其特征在于，微电极的叉指结构呈阵列排布；相应的，所述细胞培养孔的数量和阵列排布的形式与叉指结构一致。
5.根据权利要求1所述的集成微电极阵列的器官芯片，其特征在于，每个叉指结构由至少15个导电指对交错排布而成，每个导电指对包括彼此间隔开的第一类导电指和第二类导电指，所有导电指的第一类导电指通过所述微引线的其中一条电连接在一起，所有导电指的第二类导电指通过所述微引线的另一条电连接在一起。
6.根据权利要求5所述的集成微电极阵列的器官芯片，其特征在于，第一类导电指和第二类导电指的指长为0.2-20mm，指宽为5-5000μm，指间隙为5-5000μm。
7.根据权利要求1所述的集成微电极阵列的器官芯片，其特征在于，所述微流控芯片层由微流道下层和微流道上层组成；
所述进样口由竖直贯穿微流道上层的通孔和进样流道的起始端的凹槽组成；所述进样流道为设于微流道下层的上表面的沟槽；所述细胞培养孔的直径为0.2-30mm，深0.2-20mm，由微电极层的上表面、贯穿进样流道末端的通孔和出样流道的起始端的凹槽组成；所述出样流道为微流道上层的下表面的沟槽；所述出样口由竖直贯穿微流道上层的通孔和微流道下层的上表面组成；
所述叉指结构至少一部分位于所述细胞培养孔的底部，所述叉指结构的尺寸大于细胞培养孔的尺寸，且所述叉指结构的厚度为100-600nm；所述引脚的面积为1-10mm2，至少一部分位于微电极层上且与微流控芯片层不重叠的区域。
8.一种集成阵列微电极的器官芯片的制备方法，其用于制作根据权利要求1-7之一所述的集成阵列微电极的器官芯片，包括：
步骤S1：采用透明材料作为基底，通过光刻或刻蚀工艺得到所需的微电极的形状；通过沉积或溅射或者印刷工艺在所述基底的一面制作所述微电极，得到的具有微电极的基底为微电极层；
步骤S2：根据进样流道、细胞培养孔和出样流道的结构，通过光刻工艺或者注塑工艺制得微流控芯片层；
步骤S3：将微电极层和微流控芯片层通过离子清洗机中清洗改性、对准、键合得到器官芯片；或者通过热塑封或者粘贴工艺将将微电极层和微流控芯片层对准、粘合得到器官芯片；其中，对准是指微流控芯片层的细胞培养孔与微电极层的叉指结构相对齐。
9.一种集成微电极阵列的器官芯片的使用方法，其基于权利要求1-7所述的集成阵列微电极的器官芯片，包括：
步骤A1：在所述集成微电极阵列的器官芯片中进行细胞团、干细胞衍生相关器官或类器官的培养和监测；
步骤A2：利用培养有细胞团、干细胞衍生相关器官或类器官的集成微电极阵列的器官芯片进行物质毒性或药物检测。
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