CN115747060A - 一种通用型器官芯片模块和三维立体多器官芯片 - Google Patents
一种通用型器官芯片模块和三维立体多器官芯片 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115747060A CN115747060A CN202211528732.9A CN202211528732A CN115747060A CN 115747060 A CN115747060 A CN 115747060A CN 202211528732 A CN202211528732 A CN 202211528732A CN 115747060 A CN115747060 A CN 115747060A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- organ
- micro
- universal
- substrate
- culture chambers
- 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
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 title claims abstract description 67
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 56
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000012258 culturing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims abstract description 3
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 claims description 48
- 230000003075 superhydrophobic effect Effects 0.000 claims description 41
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 39
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 claims description 39
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 39
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 23
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 23
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 22
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 20
- 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 description 19
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 19
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 claims description 17
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 17
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims description 15
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 15
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 claims description 14
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims description 12
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 11
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 10
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 10
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 10
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 9
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 8
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 8
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims description 7
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 claims description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 6
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 6
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 5
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KWYHDKDOAIKMQN-UHFFFAOYSA-N N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine Chemical compound CN(C)CCN(C)C KWYHDKDOAIKMQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 4
- 210000001185 bone marrow Anatomy 0.000 claims description 4
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 claims description 4
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 210000003734 kidney Anatomy 0.000 claims description 4
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000002444 silanisation Methods 0.000 claims description 4
- 210000000952 spleen Anatomy 0.000 claims description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 4
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 4
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 3
- VOZRXNHHFUQHIL-UHFFFAOYSA-N glycidyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCC1CO1 VOZRXNHHFUQHIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 210000002216 heart Anatomy 0.000 claims description 3
- 210000002865 immune cell Anatomy 0.000 claims description 3
- 239000002103 nanocoating Substances 0.000 claims description 3
- 210000003437 trachea Anatomy 0.000 claims description 3
- DEQJNIVTRAWAMD-UHFFFAOYSA-N 1,1,2,4,4,4-hexafluorobutyl prop-2-enoate Chemical compound FC(F)(F)CC(F)C(F)(F)OC(=O)C=C DEQJNIVTRAWAMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DAVVKEZTUOGEAK-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxyethoxy)ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound COCCOCCOC(=O)C(C)=C DAVVKEZTUOGEAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YXYJVFYWCLAXHO-UHFFFAOYSA-N 2-methoxyethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound COCCOC(=O)C(C)=C YXYJVFYWCLAXHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 241000124008 Mammalia Species 0.000 claims description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 claims description 2
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 claims description 2
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 claims description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 2
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 claims description 2
- 210000002220 organoid Anatomy 0.000 claims description 2
- 210000000496 pancreas Anatomy 0.000 claims description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 2
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 claims description 2
- 210000002784 stomach Anatomy 0.000 claims description 2
- 230000002792 vascular Effects 0.000 claims description 2
- 210000003556 vascular endothelial cell Anatomy 0.000 claims description 2
- 230000002381 testicular Effects 0.000 claims 1
- 231100000041 toxicology testing Toxicity 0.000 claims 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- -1 amino, carboxyl Chemical group 0.000 description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 9
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 8
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 8
- 210000002950 fibroblast Anatomy 0.000 description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 6
- 239000012091 fetal bovine serum Substances 0.000 description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 6
- 210000004881 tumor cell Anatomy 0.000 description 6
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 5
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 5
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 5
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 5
- 208000010507 Adenocarcinoma of Lung Diseases 0.000 description 4
- AOJJSUZBOXZQNB-TZSSRYMLSA-N Doxorubicin Chemical compound O([C@H]1C[C@@](O)(CC=2C(O)=C3C(=O)C=4C=CC=C(C=4C(=O)C3=C(O)C=21)OC)C(=O)CO)[C@H]1C[C@H](N)[C@H](O)[C@H](C)O1 AOJJSUZBOXZQNB-TZSSRYMLSA-N 0.000 description 4
- 239000012980 RPMI-1640 medium Substances 0.000 description 4
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 4
- 210000005003 heart tissue Anatomy 0.000 description 4
- 201000005249 lung adenocarcinoma Diseases 0.000 description 4
- 210000005084 renal tissue Anatomy 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 210000005013 brain tissue Anatomy 0.000 description 3
- 239000012930 cell culture fluid Substances 0.000 description 3
- 239000006143 cell culture medium Substances 0.000 description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 3
- 210000005228 liver tissue Anatomy 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 3
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 2
- 210000000845 cartilage Anatomy 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000004087 circulation Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 229960004679 doxorubicin Drugs 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 2
- 241000931705 Cicada Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 210000000577 adipose tissue Anatomy 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000089 atomic force micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000004630 atomic force microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 239000013060 biological fluid Substances 0.000 description 1
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 1
- 230000021164 cell adhesion Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000012531 culture fluid Substances 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000857 drug effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 210000002889 endothelial cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 102000034287 fluorescent proteins Human genes 0.000 description 1
- 108091006047 fluorescent proteins Proteins 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000005445 natural material Substances 0.000 description 1
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 1
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 description 1
- 239000002547 new drug Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 229920002454 poly(glycidyl methacrylate) polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 210000001550 testis Anatomy 0.000 description 1
- 210000005092 tracheal tissue Anatomy 0.000 description 1
- 230000009278 visceral effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
- C08J7/04—Coating
- C08J7/06—Coating with compositions not containing macromolecular substances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
- C08L33/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
- C08L33/10—Homopolymers or copolymers of methacrylic acid esters
- C08L33/12—Homopolymers or copolymers of methyl methacrylate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L83/04—Polysiloxanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D133/04—Homopolymers or copolymers of esters
- C09D133/14—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing halogen, nitrogen, sulfur or oxygen atoms in addition to the carboxy oxygen
-
- 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
- C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
-
- 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
- C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
- C12M1/14—Apparatus for enzymology or microbiology with means providing thin layers or with multi-level trays
-
- 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
- C12M3/00—Tissue, human, animal or plant cell, or virus culture apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/02—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Zoology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Virology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种通用型器官芯片模块，由底板、下层基板、中层基板和顶板组成；其中，下层基板叠加于底板上，下层基板上开设有通孔，通孔与底板构成组织培养腔室，组织培养腔室内用于培养微型组织以模拟器官；中层基板叠加于下层基板的上方，其下侧面在水平方向上刻蚀有水平微通道；顶板设置于所述中层基板上，用于压合中层基板和下层基板；顶板上设置有与水平微通道连通的流体接口；下层基板的侧壁上具有纵向微通道，纵向微通道与中层基板上的水平微通道连通。本发明还公开了由多个通用型器官芯片模块组成的三维立体多器官芯片及其应用。本发明的通用型器官芯片模块，可以使器官芯片实现模块化，使立体化多器官芯片的构建成为可能。
Description
技术领域
本发明涉及器官芯片技术领域，具体涉及一种通用型器官芯片模块和三维立体多器官芯片。
背景技术
器官芯片是一种在载玻片大小的芯片上构建的器官生理微系统，包含有活体细胞、组织界面、生物流体和机械力等器官微环境关键要素。它可在体外模拟人体不同组织器官的主要结构功能特征和复杂的器官间联系，用以预测人体对药物或外界不同刺激产生的反应，在生命科学和医学研究、新药研发、个性化医疗、毒性预测和生物防御等领域具有广泛的应用前景。
多器官芯片是器官芯片的明珠，可以模拟人体，考察药物作用的总体效应，但是目前多器官芯片普遍存在的问题是：第一，多器官芯片集成器官的数目不够多，难于模拟人体；第二，每一种多器官芯片都有自己的设计，比较难于标准化和工业化生产。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种通用型的多器官芯片构建模块，通过这些模块的自由组合，便可以构建多器官芯片，而且该多器官芯片可以是三维立体的。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明提供了一种通用型器官芯片模块，所述模块由底板、下层基板、中层基板和顶板组成；
其中，所述下层基板叠加于所述底板上，下层基板上开设有通孔，所述通孔与底板构成组织培养腔室，所述组织培养腔室内用于培养微型组织以模拟器官，所述微型组织包括哺乳动物原代组织、细胞球和类器官；
所述中层基板叠加于所述下层基板的上方，所述中层基板的下侧面在水平方向上刻蚀有水平微通道，所述组织培养腔室内的微型组织通过所述水平微通道内的流体进行通讯；
所述顶板设置于所述中层基板上，用于压合中层基板和下层基板；所述顶板上设置有与所述水平微通道连通的流体接口；
所述下层基板的侧壁上具有纵向微通道，所述纵向微通道与所述中层基板上的水平微通道连通。
进一步地，所述组织培养腔室的底面为具有微纳米形貌的超疏水表面，其与水相溶液的接触角大于120°；
或所述组织培养腔室的底面修饰有微纳米形貌的高分子涂层，所述高分子涂层与水相溶液之间的接触角小于90°。
本发明中，组织培养腔室的底面是经过修饰的低粘附表面，从而在培养微型组织时，微型组织不会粘附在孔底从而崩解。
在一种实施方式中，形成所述超疏水表面的方法为：将纳米二氧化硅颗粒、正己烷和氯仿混合后进行超声处理，使纳米二氧化硅颗粒分散于混合溶液中；接着，将PMMA板材浸入所述混合溶液中，取出晾干，即得到了具有微纳米结构的超疏水表面。
优选地，上述形成所述超疏水表面的方法为：称取0.25-2g直径为2-200nm的疏水性纳米二氧化硅颗粒，量取20-500ml正己烷和0.5-50ml氯仿。将上述材料混合后进行超声处理，使纳米二氧化硅颗粒完全分散在混合溶液中。将PMMA板材浸入上述溶液中约5-300秒，取出晾干，便得到了具有表面超疏水微纳米结构的PMMA表面。
在另一种实施方式中，形成所述超疏水表面的方法为：将PDMS板材浸入原硅酸四乙酯中使其溶胀，然后取出溶胀的PDMS板材，置于乙二胺水溶液中；接着取出PDMS板材，冲洗后进行热处理，即得到具有微纳米结构的超疏水表面。
优选地，上述形成所述超疏水表面的方法为：将PDMS板材浸入30-70℃的原硅酸四乙酯中10-200分钟，然后，将溶胀的PDMS板材从原硅酸四乙酯溶液中取出，立即漂浮在5％-40％的乙二胺水溶液中。3-24小时后，取出并用去离子水冲洗3-5次，烘箱中热处理0.5-5小时，得到具有表面超疏水微纳米结构的PDMS板材。
在另一种实施方式中，形成所述超疏水表面的方法为：
a.将弹性树脂的预聚液浇注在具有表面超疏水微纳米结构的模板上，使弹性树脂预聚液聚合成第一弹性固体，再将第一弹性固体从模板上剥离；
b.对第一弹性固体的表面进行硅烷化修饰，并以硅烷化修饰的第一弹性固体为模板，再浇注弹性树脂的预聚液，使弹性树脂预聚液聚合成第二弹性固体；
c.将第二弹性固体从硅烷化修饰的第一弹性固体模板上剥离，此时，第二弹性固体的表面便形成了表面超疏水微纳米结构。
上述具有表面超疏水微纳米结构的模板，可以使用天然材料，譬如蝉翼、荷叶等，也可以利用人工方法制备，譬如通过表面刻蚀铝板、表面刻蚀高聚物板材、MEMS加工、表面富集二氧化硅微纳米颗粒、表面喷射超疏水涂料等。
进一步地，所述高分子涂层的制备方法包括以下步骤：
S1.将甲基丙烯酸缩水甘油酯和其他聚合单体于水中混合，加入四甲基乙二胺和引发剂，进行共聚反应；反应结束后，将共聚物溶液进行透析，除去未反应的单体和引发剂，即得到高分子涂层液；
S2.对底面进行预处理，使底面产生极性基团，再将预处理后的底面置于所述高分子涂层液中进行浸泡处理；接着取出底面，清洗掉表面的高分子涂层液，干燥后，即在所述培养孔的底面形成高分子涂层；
其中，所述其他聚合单体包括2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲氧基乙酯、二甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种；所述极性基团包括羟基、氨基、羧基中的一种或多种。
进一步地，步骤S1中，甲基丙烯酸缩水甘油酯和其他聚合单体在水中的混合时间为5-30分钟，以确保混合均匀。
进一步地，步骤S1中，所述四甲基乙二胺的添加浓度为0.1％-3％，所述引发剂的添加浓度为0.1％-3％。
进一步地，步骤S1中，所述引发剂可为本领域常用的引发剂，优选为过硫酸钾。共聚反应的时间优选为30分钟-1天。
进一步地，步骤S1中，所述透析具体为：利用透析膜将共聚物溶液完全透析两天，每6-12小时换液，以除去没有发生聚合反应的单体和小分子，透析袋中的溶液即为高分子涂层液。
本发明步骤S2中，通过在培养孔底面引入羟基、氨基、羧基等基团，从而可以通过共价键结合亲水修饰液，使其牢牢地键合在培养孔的底面上，形成微纳米形貌的高分子涂层。优选地，采用等离子体处理孔板，以使孔板表面引入极性基团。例如，采用氧等离子处理以引入羟基。
进一步地，步骤S2中，所述浸泡处理的温度为30-70℃，浸泡处理的时间为30分钟-5天；所述干燥的温度为0-75℃，干燥的时间为30分钟-5天。
在优选的实施方式中，所述组织培养腔室的侧面或者底面上开设有贯穿孔，所述贯穿孔使得腔室与大气连通，以维持腔室内持续的氧气供应。
在优选的实施方式中，所述下层基板和中层基板之间夹设有一层多孔膜，所述多孔膜上用于培养血管内皮细胞和/或免疫细胞。优选地，所述多孔膜通过压片固定于所述下层基板上通孔的开口处。
本发明中，所述底板和下层基板由硬质刚性材料制作而成，所述中层基板由软质弹性材料制作而成。
本发明还提供了一种多器官芯片，包括多个所述的通用型器官芯片模块，所述器官芯片模块通过下层基板侧壁中的纵向微通道与另一器官芯片模块中顶板上的流体接口相互连通，构成三维微通道网络，以模拟体内的血管网络。
本发明中，通过多个器官芯片模块的自由组合，能够形成各种三维立体的多器官芯片，例如梯度结构的多器官芯片、螺旋结构的多器官芯片、长方形的多器官芯片、三维人体器官芯片等。
进一步地，所述多器官芯片中，组织培养腔室包括但不限于脑培养腔室、眼培养腔室、鼻培养腔室、耳培养腔室、舌培养腔室、气管培养腔室、心脏培养腔室、肺培养腔室、肝-肠培养腔室、肾培养腔室、胃培养腔室、胰腺培养腔室、脾脏培养腔室、皮肤培养腔室、脂肪培养腔室、骨髓培养腔室、肌肉培养腔室、睾丸培养腔室和肿瘤培养腔室。
本发明还提供了所述的多器官芯片在药效检测和毒性检测中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明提供了一种通用型器官芯片模块，突破了传统器官芯片构建技术对于集成器官数目的限制，利用本发明的器官芯片模块，可以构建理论上无限个器官的多器官芯片。
2.本发明提供的通用型器官芯片模块，实现了多器官芯片的模块化，从而便于工业化大规模生产。
3.本发明中的多器官芯片，由一个个的器官芯片模块自由组合而构成，因此可以加工为任意3D形状，这为后续的配套仪器搭建提供了便利。
附图说明
图1为聚二甲基硅氧烷通过荷叶两次翻模后，表面的电子显微镜照片；
图2为液滴在超疏水PDMS表面的状态；
图3为PDMS超疏水表面上，肿瘤球的明场照片；
图4为重复使用12次后，接触角的变化；
图5为二氧化硅微泡的聚二甲基硅氧烷片材的表面电镜照片；
图6为二氧化硅微泡的聚二甲基硅氧烷片材的表面肿瘤球的明场照片；
图7为超疏水PMMA表面电镜照片；
图8为超疏水PMMA表面，肿瘤球的明场照片；
图9为高分子涂层表面的原子力显微镜图像；
图10为修饰PDMS表面(A)和未修饰PDMS表面(B)的荧光蛋白吸附情况；
图11为聚二甲基硅氧烷高分子涂层表面形成的肿瘤球；
图12为正常表面上，肾微型组织的崩解；
图13为实施例5中单个器官的模块设计；
图14为实施例6中梯度四器官芯片的设计图：(A)组织培养腔室示意图；(B)多孔膜；(C)带通道的PDMS中层基板；(D)顶板；
图15为梯度四器官芯片的实物展示照片(去掉多孔膜)；
图16为梯度四器官芯片的毒性评价结果(绿色为活细胞，红色为死细胞)；
图17为实施例7的螺旋芯片中，相邻器官模块连接示意图(侧视图)；
图18为螺旋芯片结构俯视图；
图19为螺旋芯片实物展示(去掉多孔膜)；
图20为实施例8的长方体芯片中组织培养腔室层(A)和PDMS通道层(B)的结构；
图21为长方体芯片实物展示(去掉多孔膜)；
图22为实施例9中三维人体芯片的组织培养腔室和血管结构示意图；
图23为三维人体芯片的实物展示照片；
其中，图13和图17中的标号：1、底板；2、下层基板；3、多孔膜；4、中层基板；5、顶板；6、纵向微通道；7、微组织；8、压片；9、水平微通道；A、器官芯片1；B、器官芯片2；
图14中的标号：1、肝组织培养腔室；2、肾组织培养腔室；3、脑组织培养腔室；4、心脏组织培养腔室；a～a”'、b～b”'、c～c”'、d～d”'、e～e”'、f～f”'：安装孔；S、K：流体接口；
图18中的标号：a～e、器官模块；S、密封螺钉；t1～t4、螺钉；1，2～2'，3'～3”，4”～4”'，5”'～5””，6””、流体接口；
图20中的标号：s、固定螺栓；t、纵向微通道；
图21中的标号：1、脑组织培养腔室；2、气管组织培养腔室；3、心脏组织培养腔室；4，5、肺组织培养腔室；6，7、神经和脂肪组织培养腔室；8、肝组织培养腔室；9、肾组织培养腔室；10、胰岛组织培养腔室；11、脾组织培养腔室；12、骨髓组织培养腔室；13、皮肤组织培养腔室；14、肿瘤组织培养腔室；15、软骨组织培养腔室；a～e、流体接口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1：以天然材料为模板，制作超疏水表面
将荷叶固定在玻璃板上，将液态聚二甲基硅氧烷浇注在其表面上，过夜，使液态聚二甲基硅氧烷聚合成固体，将凝固的聚二甲基硅氧烷片从荷叶上剥离作为下一步的模板，再将聚二甲基硅氧烷模板表面进行硅烷化修饰，再在模板上浇注液态聚二甲基硅氧烷，升温进行聚合，将新凝固的聚二甲基硅氧烷片从硅烷化修饰的聚二甲基硅氧烷片模板上剥离，其表面的电子显微镜图片如图1所示，具有超疏水的微纳米结构，接触角>120°(图2)，超疏水的聚二甲基硅氧烷板制作完毕。
低粘附性表征：
将该平面用于肿瘤细胞成球实验，混合培养人胚肺成纤维细胞(MRC-5)和人肺腺癌细胞(NCI-H1792)，培养基为RPMI 1640+10％ FBS，放置于具有上述超疏水表面的孔中，成纤维细胞与癌细胞的培养比例为1：1，培养环境37℃，5％ CO2。3天后肿瘤细胞并未贴壁，而是成球(图3)，证明了超疏水表面的低粘附性。
耐用性表征：
测试重复性显示，该孔加入各种细胞培养基，持续48h，然后倒掉，清洗，晾干，重复上述实验12次，再次测量接触角，仍大于120°(图4)，说明该低粘附表面至少可以重复使用12次，连续使用时间超过24天。
实施例2：直接制作聚二甲基硅氧烷超疏水表面
将一块聚二甲基硅氧烷板浸入50℃的原硅酸四乙酯中20分钟。然后，将原硅酸四乙酯溶胀的聚二甲基硅氧烷板从原硅酸四乙酯溶液中取出，立即漂浮在10％乙二胺的水溶液中，在聚二甲基硅氧烷板表面逐渐形成二氧化硅微泡。10小时后，取出带有二氧化硅微泡的聚二甲基硅氧烷板，用去离子水冲洗3次。最后，将带有二氧化硅微泡的聚二甲基硅氧烷板在烘箱中热处理1小时。制备出的超疏水表面电镜照片如图5所示。
低粘附性表征：
将该平面用于肿瘤细胞成球实验，混合培养人胚肺成纤维细胞(MRC-5)和人肺腺癌细胞(NCI-H1792)，培养基为RPMI 1640+10％ FBS，放置于具有上述超疏水表面的孔中，成纤维细胞与癌细胞的培养比例为1：1，培养环境37℃，5％ CO2。3天后肿瘤细胞并未贴壁，而是成球(图6)，证明了超疏水表面的低粘附性。
耐用性表征：
测试重复性显示，该孔加入细胞培养基(1640培养基+10％胎牛血清)，持续48h，然后倒掉，清洗，晾干，重复上述实验12次，最后测量接触角为135.8°，仍大于120°，说明该低粘附表面至少可以重复使用12次，连续使用时间超过24天。
实施例3：制备聚甲基丙烯酸甲酯超疏水表面
称取0.25g直径为20nm的疏水性纳米二氧化硅颗粒，量取50ml正己烷和2.5ml氯仿，混合后进行超声处理，使纳米二氧化硅颗粒完全分散在混合溶液中，将聚甲基丙烯酸甲酯板浸入上述溶液中约15秒，取出晾干，即得聚甲基丙烯酸甲酯超疏水表面(图7)。
低粘附性表征：
将该平面用于肿瘤细胞成球实验，混合培养人胚肺成纤维细胞(MRC-5)和人肺腺癌细胞(NCI-H1792)，培养基为RPMI 1640+10％ FBS，放置于具有上述超疏水表面的孔中，成纤维细胞与癌细胞的培养比例为1：1，培养环境37℃，5％ CO2。3天后肿瘤细胞并未贴壁，而是成球(图8)，证明了超疏水表面的低粘附性。
耐用性表征：
测试重复性显示，该孔板加入细胞培养基(1640培养基+10％胎牛血清)，持续48h，然后倒掉，清洗，晾干，重复上述实验12次，最后测量接触角为132.6°，仍大于120°，说明该低粘附表面至少可以重复使用12次，连续使用时间超过24天。
实施例4：聚二甲基硅氧烷超亲水表面的制备
将2ml甲基丙烯酸甲酯和0.04ml聚甲基丙烯酸缩水甘油酯和38ml水均匀混合10分钟，再加入0.4g过硫酸钾和2ml水，充分溶解后，加入0.04ml TEMED，25℃共聚反应15分钟，溶液颜色由透明变为乳白色后，停止反应，立刻转移到1.5w透析袋中透析两天，每12小时换液，以除去没有发生聚合反应的单体和小分子，透析袋中的溶液即为高分子涂层液。
首先通过氧等离子体使聚二甲基硅氧烷的表面产生羟基，然后将上述高分子涂层液浸泡表面1个小时，然后将高分子涂层液到掉，去离子水清洗三次，75℃烘干1个小时。
首先，对表面进行原子力显微镜表征。从图9可以明显的看出，修饰之后，聚二甲基硅氧烷表面有一层高分子聚合物，而且高分子聚合物在表面上形成了纳米沟壑结构。
然后进行防蛋白吸附表征。将荧光标记的二抗溶液分别注入修饰和未修饰的表面上，可以明显看出，未修饰的表面上，荧光强度很高，说明蛋白吸附很严重，而在修饰后的表面上，几乎没有检测到荧光，说明涂层很好的防范了蛋白的吸附(图10)。
最后，进行了防细胞粘附表征。混合培养人胚肺成纤维细胞(MRC-5)和人肺腺癌细胞(NCI-H1792)，培养基为RPMI 1640+10％ FBS。成纤维细胞与癌细胞的培养比例为1：1，培养环境37℃，5％ CO2。3天后，细胞并未贴壁，而是形成了肿瘤球(图11)，证实了涂层防止细胞粘附的能力。同一个表面，连续进行5次肿瘤成球实验，均获得了成功，证明了低粘附表面的耐用性。
将肾组织放置在非低粘附的表面，发现其细胞往外爬出，组织很快崩解(图12)。
实施例5：单个器官模块设计
图13给出了两种器官模块的设计。图13A中，多孔膜直接夹在中层基板与带通孔基板之间。图13B中，多孔膜由一个压片固定在通孔内。多孔膜上可以培养内皮细胞和/或免疫细胞。无论哪种设计，内壁都具有垂直方向的纵向微通道。这种器官模块可以很容易地随意组合，组成多器官芯片。
实施例6：梯度四器官芯片
本实施例制作了一种可以包含四个模块的梯度型4器官芯片(图14)。图15为实物照片展示。该芯片还是二维结构，因此腔室侧壁未设垂直方向的通道。A图为PMMA组织培养腔室，四个模块(1，2，3，4)分别承装有肝，肾，脑，心脏组织，其组织培养腔室的底面均为4*4mm的正方形，最高点为7mm，最低点为4mm。B图为多孔膜，一起覆盖了4个腔室的顶面。C图为带PDMS通道的中层基板，通道直径为1mm，高度为1mm，长度为26mm。D图为顶板。A，B，C，D四个图中，边缘的6个孔(a，b，c，d，e，f系列)用于安装固定螺丝和螺母。D图中，S，K为流体接口。
肝、肾、脑、心脏四种微型组织的获取方法是：首先用剪刀将器官剪碎，然后掩膜，最后过筛，保留70-100微米的组织颗粒，即为在芯片中模拟器官的微型组织，每种微型组织使用的培养基见下表。
利用该芯片测定了阿霉素的毒性，可以看出阿霉素对各个不同器官差异化的毒性(图16)。
实施例7：螺旋型多器官芯片
本实施例制作了一种三维螺旋式的多器官芯片(图17-19)，显示该方法可以制作任意形状的三维多器官芯片。该三维螺旋多器官芯片由5个器官模块螺旋叠合而成，上一个器官模块中的水平方向通道通过侧壁内的垂直方向的微通道与相邻的器官模块中的水平方向微通道相连，从而不同器官模块中的微型组织可以通过微通道相互通讯，相邻两个器官模块之间的连接方式见图17。
图18中，a、b、c、d、e从下至上分别为5个器官模块，组织培养腔室的尺寸都为4*4*4mm，S为每个器官模块自身单独的密封螺钉的位置，t1螺钉将a和b模块连接和固定在一起，t2螺钉将b和c模块连接和固定在一起，t3螺钉将c和d模块连接和固定在一起，t4螺钉将d和e模块连接和固定在一起，最终形成一个螺旋型多器官芯片。a模块中，细胞培养液在水平方向上从1流到2，然后流入b模块侧壁中垂直的通道，到2'，然后再在水平方向流到3'，然后流入c模块侧壁中垂直的通道，到3”,然后再在水平方向留到4”，然后流入d模块侧壁中垂直的通道，到4”'，然后再在水平方向上流到5”'，然后流入e模块侧壁中垂直的通道，到5””，然后再在水平方向上流到6””，从6””流出后再回到1，形成培养液的循环，模拟血液循环。
图19为螺旋芯片的实物展示照片。
实施例8：长方体芯片
传统多器官芯片都比较大，不利于便携式仪器的搭建，本实施例通过模块化的多器官芯片构建方法，构建了一个可以容纳24个器官的长方体型器官芯片，芯片整体尺寸为34*34*29mm，为当今器官密度最大的多器官芯片，特别便于便携式器官芯片仪器的搭建。
整个长方体芯片分为三层，图20A所示为长方体芯片的一层，有8个器官模块，组织培养腔室尺寸均为4*4*4mm。图20B所示的中层基板的水平方向微通道将同一层的8个组织培养腔室连接起来，不同中层基板的水平通道又通过组织培养腔室侧壁的纵向微通道t交连起来，从而使得24种器官可以相互通讯。s为固定螺栓的位置。
图21为长方体芯片的实物展示图。
实施例9：三维人体器官芯片
人体芯片是多器官芯片的发展的最终目标，本实施例利用本发明构建了模块化的、与真实人体结构类似的三维人体芯片。
图22显示的是三维人体芯片的结构示意图。1腔室用于放脑组织，2腔室用于放气管组织，3腔室用于放心脏组织，4腔室和5腔室用于放肺组织，6，7腔室用于放神经和脂肪组织，8腔室用于肝组织，9腔室位于8腔室后部，用于放肾组织，10腔室用于放胰岛组织，11腔室位于10腔室后部，用于放脾组织。12腔室用于放骨髓组织，13腔室用于放皮肤组织，14腔室用于放肿瘤组织，15腔室用于放软骨组织。这些腔室，特别是关键脏器腔室，在人体芯片内的三维分布与在真实组织在三维人体芯片中的分布一致。
图22中的粗实线代表微通道，模拟血管，这些微通道从每一个腔室的表面经过，且与腔室相连。从而将所有组织都连接在一起，形成一个有机的整体。细胞培养液从a点流入，从b，c，d，e点流出，然后统一都回到a点，形成细胞培养液循环。
图23即为三维人体芯片的实物展示图。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (13)
1.一种通用型器官芯片模块，其特征在于，所述模块由底板、下层基板、中层基板和顶板组成；
其中，所述下层基板叠加于所述底板上，下层基板上开设有通孔，所述通孔与底板构成组织培养腔室，所述组织培养腔室内用于培养微型组织以模拟器官，所述微型组织包括哺乳动物原代组织、细胞球和类器官；
所述中层基板叠加于所述下层基板的上方，所述中层基板的下侧面在水平方向上刻蚀有水平微通道，所述组织培养腔室内的微型组织通过所述水平微通道内的流体进行通讯；
所述顶板设置于所述中层基板上，用于压合所述中层基板和下层基板；所述顶板上设置有与所述水平微通道连通的流体接口；
所述下层基板的侧壁上具有纵向微通道，所述纵向微通道与所述中层基板上的水平微通道连通。
2.根据权利要求1所述的一种通用型器官芯片模块，其特征在于，所述组织培养腔室的底面为具有微纳米形貌的超疏水表面，其与水相溶液的接触角大于120°；
或所述组织培养腔室的底面修饰有微纳米形貌的高分子涂层，所述高分子涂层与水相溶液之间的接触角小于90°。
3.根据权利要求2所述的一种通用型器官芯片模块，其特征在于，形成所述超疏水表面的方法为：将纳米二氧化硅颗粒、正己烷和氯仿混合后进行超声处理，使纳米二氧化硅颗粒分散于混合溶液中；接着，将PMMA板材浸入所述混合溶液中，取出晾干，即得到了具有微纳米结构的超疏水表面。
4.根据权利要求2所述的一种通用型器官芯片模块，其特征在于，形成所述超疏水表面的方法为：将PDMS板材浸入原硅酸四乙酯中使其溶胀，然后取出溶胀的PDMS板材，置于乙二胺水溶液中；接着取出PDMS板材，冲洗后进行热处理，即得到具有微纳米结构的超疏水表面。
5.根据权利要求2所述的一种通用型器官芯片模块，其特征在于，形成所述超疏水表面的方法为：
a.将弹性树脂的预聚液浇注在具有表面超疏水微纳米结构的模板上，使弹性树脂预聚液聚合成第一弹性固体，再将第一弹性固体从模板上剥离；
b.对第一弹性固体的表面进行硅烷化修饰，并以硅烷化修饰的第一弹性固体为模板，再浇注弹性树脂的预聚液，使弹性树脂预聚液聚合成第二弹性固体；
c.将第二弹性固体从硅烷化修饰的第一弹性固体模板上剥离，此时，第二弹性固体的表面便形成了表面超疏水微纳米结构。
6.根据权利要求2所述的一种通用型器官芯片模块，其特征在于，所述高分子涂层的制备方法包括以下步骤：
S1.将甲基丙烯酸缩水甘油酯和其他聚合单体于水中混合，加入四甲基乙二胺和引发剂，进行共聚反应；反应结束后，将共聚物溶液进行透析，除去未反应的单体和引发剂，即得到高分子涂层液；
S2.对底面进行预处理，使底面产生极性基团，再将预处理后的底面置于所述高分子涂层液中进行浸泡处理；接着取出底面，清洗掉表面的高分子涂层液，干燥后，即在所述培养孔的底面形成高分子涂层；
其中，所述其他聚合单体包括2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲氧基乙酯、二甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种；所述极性基团包括羟基、氨基、羧基中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种通用型器官芯片模块，其特征在于，所述组织培养腔室的侧面或者底面上开设有贯穿孔。
8.根据权利要求1所述的一种通用型器官芯片模块，其特征在于，所述下层基板和中层基板之间夹设有一层多孔膜，所述多孔膜上用于培养血管内皮细胞和/或免疫细胞。
9.根据权利要求8所述的一种通用型器官芯片模块，其特征在于，所述多孔膜通过压片固定于所述下层基板上通孔的开口处。
10.根据权利要求1所述的一种通用型器官芯片模块，其特征在于，所述底板和下层基板由硬质刚性材料制作而成，所述中层基板由软质弹性材料制作而成。
11.一种多器官芯片，包括多个权利要求1-10任一项所述的通用型器官芯片模块，其特征在于，所述器官芯片模块通过下层基板侧壁中的纵向微通道与另一器官芯片模块中顶板上的流体接口相互连通，构成三维微通道网络，以模拟体内的血管网络。
12.根据权利要求11所述的一种多器官芯片，其特征在于，所述通用型器官芯片模块中的组织培养腔室包括脑培养腔室、眼培养腔室、鼻培养腔室、耳培养腔室、舌培养腔室、气管培养腔室、心脏培养腔室、肺培养腔室、肝-肠培养腔室、肾培养腔室、胃培养腔室、胰腺培养腔室、脾脏培养腔室、皮肤培养腔室、脂肪培养腔室、骨髓培养腔室、肌肉培养腔室、睾丸培养腔室和肿瘤培养腔室。
13.权利要求12或13所述的多器官芯片在药效检测和毒性检测中的应用。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211528732.9A CN115747060A (zh) | 2022-11-30 | 2022-11-30 | 一种通用型器官芯片模块和三维立体多器官芯片 |
| PCT/CN2023/074876 WO2024113489A1 (zh) | 2022-11-30 | 2023-02-08 | 一种通用型器官芯片模块和三维立体多器官芯片 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211528732.9A CN115747060A (zh) | 2022-11-30 | 2022-11-30 | 一种通用型器官芯片模块和三维立体多器官芯片 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115747060A true CN115747060A (zh) | 2023-03-07 |
Family
ID=85341984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211528732.9A Pending CN115747060A (zh) | 2022-11-30 | 2022-11-30 | 一种通用型器官芯片模块和三维立体多器官芯片 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115747060A (zh) |
| WO (1) | WO2024113489A1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115895884A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-04-04 | 苏州大学 | 一种用于细胞三维培养的超疏水孔板，多器官微流控芯片及其应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140308688A1 (en) * | 2011-12-08 | 2014-10-16 | Research Triangle Institute | Human emulated response with microfluidic enhanced systems |
| CN110511866A (zh) * | 2018-05-21 | 2019-11-29 | 深圳华大生命科学研究院 | 一种多器官芯片及其制备方法和应用 |
| CN111849778A (zh) * | 2019-04-29 | 2020-10-30 | 弗元(上海)生物科技有限公司 | 细胞培养装置及系统 |
| WO2022104626A1 (zh) * | 2020-11-19 | 2022-05-27 | 深圳先进技术研究院 | 基于微流控技术的多功能器官芯片、制备方法及其应用 |
| CN115353951A (zh) * | 2022-09-20 | 2022-11-18 | 复旦大学附属中山医院 | 一种基于诱导多能干细胞构建的全主动脉类器官芯片模型及其应用 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107502547A (zh) * | 2017-09-25 | 2017-12-22 | 中科芯瑞(苏州)生物科技有限公司 | 一种实现多种细胞共培养的微流控芯片及其应用 |
| CN113862148A (zh) * | 2020-06-30 | 2021-12-31 | 再心生物科技有限公司 | 包括类器官腔室的设备及其用于培养、维持、监测或测试类器官的用途 |
| CN112574884A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-03-30 | 深圳先进技术研究院 | 基于微流控技术的多功能器官芯片、制备方法及其应用 |
| CN112280678B (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-06 | 苏州大学 | 一种可拆卸、可重复使用的疏水或超疏水微流控器官芯片 |
-
2022
- 2022-11-30 CN CN202211528732.9A patent/CN115747060A/zh active Pending
-
2023
- 2023-02-08 WO PCT/CN2023/074876 patent/WO2024113489A1/zh unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140308688A1 (en) * | 2011-12-08 | 2014-10-16 | Research Triangle Institute | Human emulated response with microfluidic enhanced systems |
| CN110511866A (zh) * | 2018-05-21 | 2019-11-29 | 深圳华大生命科学研究院 | 一种多器官芯片及其制备方法和应用 |
| CN111849778A (zh) * | 2019-04-29 | 2020-10-30 | 弗元(上海)生物科技有限公司 | 细胞培养装置及系统 |
| WO2022104626A1 (zh) * | 2020-11-19 | 2022-05-27 | 深圳先进技术研究院 | 基于微流控技术的多功能器官芯片、制备方法及其应用 |
| CN115353951A (zh) * | 2022-09-20 | 2022-11-18 | 复旦大学附属中山医院 | 一种基于诱导多能干细胞构建的全主动脉类器官芯片模型及其应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 兰永强 厦门：厦门大学出版社: "分离生物乙醇用渗透汽化复合膜", 31 July 2018, pages: 145 - 147 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115895884A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-04-04 | 苏州大学 | 一种用于细胞三维培养的超疏水孔板，多器官微流控芯片及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024113489A1 (zh) | 2024-06-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112280678B (zh) | 一种可拆卸、可重复使用的疏水或超疏水微流控器官芯片 | |
| EP3227116B1 (en) | 3d printing using phase changing materials as support | |
| Deutsch et al. | Fabrication of microtextured membranes for cardiac myocyte attachment and orientation | |
| Rivest et al. | Microscale hydrogels for medicine and biology: synthesis, characteristics and applications | |
| JP5407345B2 (ja) | 生体組織の作製方法 | |
| Shao et al. | Droplet microarray on patterned butterfly wing surfaces for cell spheroid culture | |
| Zhang et al. | Recent Advances in Microfluidic Platforms for Programming Cell‐Based Living Materials | |
| US20060228386A1 (en) | Polymeric microstructures | |
| CN111218404A (zh) | 一种仿生多器官芯片及其制备方法和应用 | |
| JP5407344B2 (ja) | 生体組織の作製方法 | |
| CN115747060A (zh) | 一种通用型器官芯片模块和三维立体多器官芯片 | |
| US20110003359A1 (en) | Biodevice | |
| Sun et al. | A novel three-dimensional microfluidic platform for on chip multicellular tumor spheroid formation and culture | |
| Xu et al. | The biological performance of cell-containing phospholipid polymer hydrogels in bulk and microscale form | |
| CN115558601B (zh) | 一种迷你哺乳动物模型及其应用 | |
| CN116004381B (zh) | 一种用于细胞三维培养的低粘附孔板、多器官微流控芯片及其应用 | |
| KR102037595B1 (ko) | 미세유체칩 내 수직으로 고정한 수화젤 막 및 이의 제조방법 | |
| CN106929417A (zh) | 一种基于叶脉网眼结构仿生的多层细胞培养微器件 | |
| WO2024113490A1 (zh) | 一种用于研究不同细胞球相互作用的孔板及其应用 | |
| CN210528951U (zh) | 高通量悬置培养板和高通量多器官共培养芯片 | |
| Selimović et al. | Microfluidic systems for controlling stem cell microenvironments | |
| Kikuchi et al. | In vitro circulation model driven by tissue-engineered dome-shaped cardiac tissue | |
| CN111826284A (zh) | 高通量培养板、高通量多器官共培养芯片及其应用 | |
| Wang et al. | JSR photolithography based microvessel scaffold fabrication and cell seeding | |
| CN212077076U (zh) | 一种微流控实验板 |
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 |