细胞和组织培养器官芯片的制作方法

本发明属于生物组织工程和生物医药，具体涉及一种细胞和组织培养器官芯片。

背景技术：

1、人体器官芯片基于新型生物芯片技术，采用微加工和微制造的手段，通过对微通道、微反应室和其他功能部件的构建，对芯片中的细胞/流体/气体/细胞外微环境等组分进行精准操控，从而生成具有生物功能性的人体微组织和微器官，为生物、化学、医学、药学等研究提供可供实际实验测试的活体人体生物样品，器官芯片是融合了微流体、微电子、微机械、干细胞、生物材料等多学科交叉的研究领域，其本身也具有集成化、消耗低、通量高、仿真度高、分析快等优点。器官芯片技术在新药研发、个性化医疗等领域具有变革性的应用前景。

2、为了能够更好的模拟人体组织结构，在芯片中一般需要加入一层多孔膜将不同种类的细胞分开，在膜的两侧培养不同类型的细胞，从而模拟人体内的细胞种类以及排列方式。添加多孔膜的方式一方面对膜本身的性质和生物相容性提出了较高的要求，不同细胞需要选择合适孔径的多孔膜，同时要求多孔膜对各种不同细胞的生物相容性都要非常好，另一方面多孔膜在芯片中的结合方式相对而言也较为复杂。

3、因此，本发明提出一种光润湿的细胞和组织培养器官芯片。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种细胞和组织培养器官芯片。

2、本发明提供一种细胞和组织培养器官芯片，包括：

3、自上而下依次层叠的储液芯片结构层、连接层、流体通道层以及封闭层，其中，

4、所述储液芯片结构层上设置有至少一个培养液入口与水凝胶入口；

5、所述连接层上设置有至少一个培养液入口连接孔与水凝胶入口连接孔；

6、所述流体通道层上设置有相连通的至少一个培养液通道与水凝胶通道；所述培养液入口连接孔分别与所述培养液入口、所述培养液通道相连，以及，所述水凝胶入口连接孔分别与所述水凝胶入口、所述水凝胶通道相连；

7、所述封闭层朝向所述流体通道层的一侧设置有疏水性的光敏材料层，通过紫外光照射所述光敏材料层改变其亲疏水性，以引导培养基进入至所述培养液通道，水凝胶进入至所述水凝胶通道。

8、可选的，所述培养液入口的数量为两个，两个所述培养液入口分别设置在所述水凝胶入口的两侧；

9、所述培养液入口连接孔的数量为两个，两个所述培养液入口连接孔分别设置在所述水凝胶入口连接孔的两侧；

10、所述培养液通道的数量为两个，两个所述培养液通道分别设置在所述水凝胶通道的两侧。

11、可选的，所述光敏材料层上间隔设置有第一疏水区与第二疏水区；其中，

12、所述第一疏水区对应于其中一个所述培养液通道与所述水凝胶通道之间的第一连接区域，所述第二疏水区对应于另外一个所述培养液通道与所述水凝胶通道之间的第二连接区域。

13、可选的，所述第一疏水区与所述第二疏水区呈长条状，该长条状的长度方向平行于所述培养液通道或所述水凝胶通道的长度方向。

14、可选的，所述第一疏水区与所述第二疏水区采用下述方法形成：

15、在所述封闭层上覆盖一层光敏材料，以形成光敏材料层；

16、提供预设掩膜，将所述预设掩膜设置在所述光敏材料层上方，并经紫外光照射，以在所述光敏材料层上形成相间隔的所述第一疏水区与所述第二疏水区。

17、可选的，所述光敏材料采用无机材料或含有光致变色官能团的有机材料。

18、可选的，所述光敏材料采用tio2、zno、wo3、v2o5、sno2、偶氮苯、螺吡喃、联吡啶乙烯、二苯乙烯、嘧啶中任意一者。

19、可选的，所述储液芯片结构层上还设置有至少一个培养液出口与水凝胶出口，所述连接层上还设置有至少一个培养液出口连接孔与水凝胶出口连接孔；其中，

20、所述培养液出口连接孔分别与所述培养液出口、所述培养液通道连接，所述水凝胶出口连接孔分别与所述水凝胶出口、所述水凝胶通道连接。

21、可选的，所述培养液出口的数量为两个，两个所述培养液出口分别设置在所述水凝胶出口的两侧；

22、所述培养液出口连接孔的数量为两个，两个所述培养液出口连接孔分别设置在所述水凝胶出口连接孔的两侧。

23、可选的，所述芯片内形成无膜式三层分层结构。

24、本发明提供一种细胞和组织培养器官芯片，其中，芯片包括：自上而下依次层叠的储液芯片结构层、连接层、流体通道层以及封闭层，其中，所述储液芯片结构层上设置有至少一个培养液入口与水凝胶入口；连接层上设置有至少一个培养液入口连接孔与水凝胶入口连接孔；流体通道层上设置有相连通的至少一个培养液通道与水凝胶通道；培养液入口连接孔分别与培养液入口、培养液通道相连，以及，水凝胶入口连接孔分别与水凝胶入口、水凝胶通道相连；封闭层朝向流体通道层的一侧设置有疏水性的光敏材料层，通过紫外光照射光敏材料层改变其亲疏水性，以引导培养基进入至培养液通道，水凝胶进入至水凝胶通道。本发明的芯片通过紫外光照射改变材料亲疏水性，从而引导芯片中流体的流动方向，以构建分层结构，该芯片结构简单，操作方便。

技术特征：

1.一种细胞和组织培养器官芯片，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述培养液入口的数量为两个，两个所述培养液入口分别设置在所述水凝胶入口的两侧；

3.根据权利要求2所述的芯片，其特征在于，所述光敏材料层上间隔设置有第一疏水区与第二疏水区；其中，

4.根据权利要求3所述的芯片，其特征在于，所述第一疏水区与所述第二疏水区呈长条状，该长条状的长度方向平行于所述培养液通道或所述水凝胶通道的长度方向。

5.根据权利要求4所述的芯片，其特征在于，所述第一疏水区与所述第二疏水区采用下述方法形成：

6.根据权利要求5所述的芯片，其特征在于，所述光敏材料采用无机材料或含有光致变色官能团的有机材料。

7.根据权利要求6所述的芯片，其特征在于，所述光敏材料采用tio2、zno、wo3、v2o5、sno2、偶氮苯、螺吡喃、联吡啶乙烯、二苯乙烯以及嘧啶中任意一者。

8.根据权利要求1至7任一项所述的芯片，其特征在于，所述储液芯片结构层上还设置有至少一个培养液出口与水凝胶出口，所述连接层上还设置有至少一个培养液出口连接孔与水凝胶出口连接孔；其中，

9.根据权利要求8所述的芯片，其特征在于，所述培养液出口的数量为两个，两个所述培养液出口分别设置在所述水凝胶出口的两侧；

10.根据权利要求1至7任一项所述的芯片，其特征在于，所述芯片内形成无膜式三层分层结构。

技术总结
本发明提供一种细胞和组织培养器官芯片。芯片包括：自上而下依次层叠的储液芯片结构层、连接层、流体通道层以及封闭层，储液芯片结构层上设置有至少一个培养液入口与水凝胶入口；连接层上设置有至少一个培养液入口连接孔与水凝胶入口连接孔；流体通道层上设置有相连通的至少一个培养液通道与水凝胶通道；培养液入口连接孔分别与培养液入口、培养液通道相连，水凝胶入口连接孔分别与水凝胶入口、水凝胶通道相连；封闭层朝向流体通道层的一侧设置有疏水性的光敏材料层，通过紫外光照射光敏材料层改变亲疏水性，引导培养基进入培养液通道，水凝胶进入水凝胶通道，实现引导芯片中流体流动方向以构建分层结构。

技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：江苏艾玮得生物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13