CN220951836U - 一种类器官芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种类器官芯片，属于细胞生物领域。针对现有类器官芯片成本高且类器官易被破坏的问题，本实用新型提供了一种类器官芯片，包括本体，本体上设置有至少一个培养体，所述培养体包括两端呈敞口状的进样凹槽，两个进样凹槽之间设置有呈敞口状的培养凹槽，所述培养凹槽用于放置类器官；进样凹槽的底部与培养凹槽的底部之间连通有若干条管道，所述管道的内径小于类器官的尺寸。本实用新型中进样凹槽用于培养基的进入，培养凹槽用于类器官的进入，培养基与类器官各自有独立通道，方便各自的取出和倒入，避免发生类器官的损坏；管道的内径小于类器官的尺寸，类器官不会倒流至进样凹槽中避免类器官的流出；结构简单，降低成本。

Description

一种类器官芯片

技术领域

本实用新型属于细胞生物技术领域，更具体地说，涉及一种类器官芯片。

背景技术

类器官芯片可准确模拟靶器官的组织结构，将微通道作为可溶性因子的来源与分布途径，控制ECM中生化浓度梯度的分布，诱导类似体内组织区域化。细胞间相互作用在维持内环境稳定和信号转导等方面非常重要，且类器官芯片运用集成培养腔可体外模拟多器官之间的相互作用。类器官芯片是用于体外模拟人体器官功能的微型细胞培养平台，是以微流控芯片一种以在微纳米尺度空间中对流体进行操控为主要特征的科学技术，具有将生物、化学等实验室的基本功能诸如样品制备、反应、分离和检测等缩微到一个几平方厘米芯片上的能力，其基本特征和最大优势是多种单元技术在整体可控的微小平台上灵活组合、规模集成为核心，通过将细胞置于特定的生理方面微环境，对人类来源的组织功能特征进行体外建模。由于类器官芯片能够控制特定组织结构以模拟化学梯度和生物力学，从而能够精确控制细胞环境，模拟在体内的环境和反应，并进行高分辨率的实时成像和体外分析。

现有的类器官芯片主要由一个顶层通道、真空通道、渗透膜和底层通道组成，芯片材质为具有透明柔性的聚二甲基硅氧烷。该芯片在培养类器官的时候，在顶层通道里铺上一层细胞A，在底层通道里铺上一层细胞B，顶层通道和底层通道通入不同的培养基，真空通道进行拉伸运动，整体可以模拟人体内器官蠕动和内环境。上述类器官芯片存在以下缺点：

(1)此类芯片必须要连接微流控设备是一种精确控制和操控微尺度流体,尤其特指亚微米结构的技术进行使用，芯片两头的通道接头较小，无法加载过量的培养基以重力的形式驱动内部液流运动，培养期间需要外接微流控设备源源不断的提供动力泵驱动液流循环，而配套的微流控设备设计较为复杂，并且成本很高；

(2)顶层通道1和底层通道2接种的细胞和类器官不能进行悬浮培养，必须使用基质胶从富含胞外基质蛋白EHS小鼠肿瘤中提取的可溶性基底膜制备物将类器官固定在管道上，而基质胶本身是从动物里提取的成分，不同批次会有差异，对于一些培养要求比较高的类器官的稳定性会有影响，目前市售的基质胶价格也比较昂贵；

(3)单块芯片的可重复性单一，并且要提高通量必须使用多块芯片集成在一台微流控设备里；

(4)芯片内的管道是一个长方形的，管道上有几十上百个类器官，这导致在频繁的显微成像过程中很难定位到同一个类器官球体，造成定位误差而失去对同一个类器官的长期数据追踪；

(5)在后续检测类器官生化指标指在生物体内，通过检测血液、尿液、组织等样本中的生化物质含量或活性水平，来反映生物体内部代谢、生理功能和疾病状态的一种指标或者测序多聚体中单体排列顺序进行测定的方法的时候，需要从芯片取出类器官，由于芯片是封闭的，只能破坏芯片，破坏过程容易让可能类器官受损。

实用新型内容

1、要解决的问题

针对现有类器官芯片成本高且类器官易被破坏的问题，本实用新型提供了一种类器官芯片。本实用新型中进样凹槽用于培养基的进入，培养凹槽用于类器官的进入，培养基与类器官各自有独立通道，方便各自的取出和倒入，避免发生类器官的损坏；管道的内径小于类器官的尺寸，类器官不会倒流至进样凹槽中避免类器官的流出；结构简单，降低成本。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种类器官芯片，包括本体，本体上设置有至少一个培养体，所述培养体包括两端呈敞口状的进样凹槽，两个进样凹槽之间设置有呈敞口状的培养凹槽，所述培养凹槽用于放置类器官；

进样凹槽的底部与培养凹槽的底部之间连通有若干条管道，所述管道的内径小于类器官的尺寸。

更进一步的，所述培养凹槽包括培养区，培养区内设置有若干个凹坑，凹坑用于放置类器官；凹坑的直径、深度均分别与类器官相适配。

更进一步的，若干个凹坑呈圆形均匀分布在培养区中；且凹坑的数量大于或等于19个。

更进一步的，所述凹坑的直径为500μm，深度为350μm。

更进一步的，所述进样凹槽呈圆形状，且进样凹槽的直径为5.6mm，深度为6mm。

更进一步的，若干条管道等间距排列，且相邻两个管道之间的间距为100μm；管道的宽度为100μm，高度为150μm。

更进一步的，所述本体呈矩形状，若干个培养体在管道的宽度方向上等间距排列。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型通过在本体上设置有至少一个培养体，能够同时对多个类器官进行同步培养，提高培养效率；进样凹槽用于培养基的进入，培养凹槽用于类器官的进入，培养基与类器官各自有独立通道，避免其发生相互干扰；同时方便各自的取出和倒入，避免发生类器官的损坏；并且管道的设置使得培养基液流能够在本体内部形成一个可流动的循环；同时管道的内径小于类器官的尺寸，使得在进行类器官的培养时，类器官不会倒流至进样凹槽中避免类器官的流出；整体结构简单，操作灵活，快速，并且无需使用复杂的液流控制系统，降低了生产和使用成本；

(2)本实用新型通过在培养凹槽内设置若干个凹坑，每个凹坑用于放置类器官，大幅度提高类器官的培养效率；且与类器官的尺寸相匹配，使得类器官能够稳定的放置在凹坑内，不会轻易从凹坑内掉出，保证其稳定性，避免类器官发生移动，便于后续对类器官的追踪观察；且若干个凹坑呈圆形均匀分布在培养区中，凹坑自身也呈圆形状，相同条件下圆形较其他图形而言其面积更大，便于类器官的进入；

(3)本实用新型将若干条管道等间距排列，使得培养基或其他药物加入的时候其流动的稳定性，且便于控制液体流动速率；且本体呈矩形状，矩形状为较为规则的形状，便于后期在摇床上的固定和搬运方便，降低工人劳动强度；且培养体在本体上等间距排列，避免其杂乱无章排列在本体上影响美观。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的平面结构示意图；

图3为图2中A部分的放大结构示意图；

图4为图2中B-B视角结构示意图。

图中：1、本体；2、培养体；21、进样凹槽；22、培养凹槽；221、凹坑；23、管道。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步进行描述。

请参阅图1至图3，图1为本申请的立体结构示意图；图2为本申请平面结构示意图；图3为图2中A部分的放大图。

如图1、图2、图3所示，在本申请的一个实施方式中，一种类器官芯片，包括本体1，本体1的材质为PDMS；本体1上设置有至少一个培养体2，所述培养体2即用于对类器官进行培养。所述培养体2具体的其包括两端呈敞口状的进样凹槽21，两个进样凹槽21之间设置有呈敞口状的培养凹槽22，所述培养凹槽22用于放置类器官，类器官可由自然沉降方式进入到培养凹槽22内。所述进样凹槽21用于放置培养基或需要对类器官进行测试时的药物。

进样凹槽21的底部与培养凹槽22的底部之间连通有若干条管道23，当类器官进入到培养凹槽22内后，此时向进样凹槽21中添加培养基，培养基顺着管道23流动至培养凹槽22内，使得类器官与培养基进行充分接触完成类器官的培养。此处设置若干条管道23则有效增加了培养基的加入效率，继而提高对类器官的培养效率。所述管道23的内径小于所述培养凹槽22内放置的类器官的尺寸；此处进行说明的是，类器官的尺寸即为类器官的大小。由于管道23连通进样凹槽21与培养凹槽22，此处将管道23的内径设置成小于类器官的尺寸，即使得类器官不会从培养凹槽22倒流至进样凹槽21中，避免将本体1放在摇床上以垂直摆动的形式进行培养类器官时，类器官发生倒流至进样凹槽21中从而丧失了对类器官培养的效果，且避免类器官从进样凹槽21中流出造成类器官溢出本体1外，导致浪费和增加成本的问题。

本实用新型通过在本体1上设置有至少一个培养体2，能够同时对多个类器官进行同步培养，提高培养效率；进样凹槽21用于培养基的进入，培养凹槽22用于类器官的进入，培养基与类器官各自有独立通道，避免其发生相互干扰；同时方便各自的取出和倒入，避免后续需要对类器官进行检测时需要拆除整个培养体2，以拿出类器官会发生类器官损坏的现象；并且管道23的设置使得培养基液流能够在本体1内部形成一个可流动的循环；同时管道23的内径小于类器官的尺寸，使得在进行类器官的培养时，类器官不会倒流至进样凹槽21中避免类器官的流出；整体结构简单，操作灵活，快速，并且无需使用复杂的液流控制系统，降低了生产和使用成本。

在一个实施方式中，所述培养凹槽22包括培养区，培养区内设置有若干个凹坑221，凹坑221用于放置类器官；凹坑221的直径、深度均分别与类器官相适配。具体的，凹坑221的数量与形状和所需进行培养的若干个类器官数量与形状均相适配，即使得一个凹坑221恰好容纳一个类器官，凹坑221对类器官起到两方面的作用，一是对类器官起到限位作用，避免类器官随意滑出凹坑221外，保证类器官在凹坑221内的稳固性；二是对类器官起到定向追踪作用，当需要对其中一个或某几个类器官进行定向追踪时譬如进行药敏测试的时候，直接将药物加入至进样凹槽21内，药物随后流入至凹坑221内，继而与类器官进行接触；此处若需要进行对某个或某几个类器官成像观察，将本体1放置在显微镜下观察对应的凹坑221的位置即可；在长期培养观察的过程中，只需要在对应的凹坑221上成像即可做到精准定位，实现对类器官的定向追踪。

在一个实施方式中，若干个凹坑221呈圆形均匀分布在培养区中；且凹坑221的数量大于或等于19个。凹坑221自身也呈圆形状，相同条件下圆形较其他图形而言其面积更大，更加利于类器官进入至凹坑221内；若干个凹坑221也呈圆形均匀分布在培养区中，在培养区中分布均匀，进一步便于类器官分别进入到不同的凹坑221内。具体的，所述凹坑221的直径为500μm，深度为350μm；避免凹坑221的深度过深不易开设，过浅不利于对类器官起到限位作用。

在一个实施方式中，所述进样凹槽21呈圆形状，便于培养基进入的同时提高培养基的单次进入量，提高工作效率。且进样凹槽21的直径为5.6mm，深度为6mm；保证进样凹槽21内进入的液体能够顺畅且稳定的通过管道23进入到培养凹槽22内，完成对类器官的培养。

在一个实施方式中，若干条管道23等间距排列，使得培养基或其他药物加入的时候其流动的稳定性，且便于控制液体流动速率。且相邻两个管道23之间的间距为100μm；避免间距过大管道23数量较少，效率慢；间距过近管道23数量较多，造成资源的浪费。管道23的宽度为100μm，高度为150μm，有效避免液体从管道23中溢出，保证整个过程的稳定性。

在一个实施方式中，所述本体1呈矩形状，矩形状的规则设置方便对本体1进行搬运，以及方便本体1在摇床上的放置，提高了操作的便捷性。若干个培养体2在管道23的宽度方向上等间距排列，使得培养体2呈规则排列在本体1上，提高美观与整洁度。

本实用新型所述实例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种类器官芯片，其特征在于：包括本体(1)，本体(1)上设置有至少一个培养体(2)，所述培养体(2)包括两端呈敞口状的进样凹槽(21)，两个进样凹槽(21)之间设置有呈敞口状的培养凹槽(22)，所述培养凹槽(22)用于放置类器官；

进样凹槽(21)的底部与培养凹槽(22)的底部之间连通有若干条管道(23)，所述管道(23)的内径小于所述培养凹槽(22)内放置的类器官的尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种类器官芯片，其特征在于：所述培养凹槽(22)包括培养区，培养区内设置有若干个凹坑(221)，凹坑(221)用于放置类器官；凹坑(221)的直径、深度均分别与类器官相适配。

3.根据权利要求2所述的一种类器官芯片，其特征在于：若干个凹坑(221)呈圆形均匀分布在培养区中；且凹坑(221)的数量大于或等于19个。

4.根据权利要求2或3所述的一种类器官芯片，其特征在于：所述凹坑(221)的直径为500μm，深度为350μm。

5.根据权利要求1所述的一种类器官芯片，其特征在于：所述进样凹槽(21)呈圆形状，且进样凹槽(21)的直径为5.6mm，深度为6mm。

6.根据权利要求1所述的一种类器官芯片，其特征在于：若干条管道(23)等间距排列，且相邻两个管道(23)之间的间距为100μm；管道(23)的宽度为100μm，高度为150μm。

7.根据权利要求1所述的一种类器官芯片，其特征在于：所述本体(1)呈矩形状，若干个培养体(2)在管道(23)的宽度方向上等间距排列。