[发明专利]仿肝板结构肝细胞三维培养装置及其培养方法

说明书

技术领域

本发明涉及肝脏组织工程和生物人工肝领域，特别是涉及一种仿肝板结构肝细胞三维培养装置及其培养方法。

背景技术

目前，治疗各种终末期肝脏疾病的有效手段依然是肝移植，但供体肝来源的严重缺乏和移植排斥等问题限制肝移植的广泛应用。因此，以实现肝脏功能修复、替代及重建为目标的生物人工肝和肝脏组织工程成为肝衰竭治疗的新方向。

生物人工肝和肝脏组织工程所共性的难题之一是如何在体外模拟肝细胞在体的三维培养微环境。目前生物人工肝有中空纤维型、多层平板型、填充床式及包裹悬浮型等三维培养模式；肝脏组织工程有借助于快速成型技术的生物支架材料、细胞片层及去细胞化肝脏再灌注细胞等三维培养模式。

尽管现有肝细胞三维培养模式较多，但大部分培养模式都只是实现肝细胞在三维生长环境下培养，并未真正再现肝细胞在体内状态下的培养，而且肝细胞的功能状态也与体内肝细胞相差甚远。

体内肝细胞处于一种三维环境中，细胞间相互作用有助于调节细胞的生长和功能分化，某种意义上说，肝脏本身就是一个极佳的肝细胞培养器，其内肝细胞不仅达到数量和密度上的要求，还呈现有序极性排列。肝细胞处于三维环境具体表现为：肝细胞与其周围的肝血窦内皮细胞、肝星状细胞、Kupffer细胞及细胞外基质等相互作用；肝脏内血管和胆道系统为肝细胞提供氧气和营养物质，同时带走肝细胞的代谢废物。而肝脏的基本结构功能单位为肝小叶，肝小叶又由肝板间隔肝血窦构成。

如何构建体外肝细胞培养的三维环境，是目前生物人工肝和肝脏组织工程亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种仿肝板结构肝细胞三维培养装置及其培养方法，以便在体外实现肝细胞在体内肝脏中肝板结构一样的生长环境。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种仿肝板结构肝细胞三维培养装置，包括微流控芯片；所述微流控芯片内开设依次直线连接且相通的第一主通道、第二主通道和第三主通道；所述第一主通道远离第二主通道的一端、第一主通道与第二主通道的连接处及第二主通道与第三主通道的连接处均对称延伸形成两个分支通道，所述第一主通道远离第二主通道的一端同时直线延伸形成一分支通道；所述分支通道的末端均设置与相应分支通道导通的导料管，导料管内开设有导通孔且导料管垂直于相应的分支通道所在面，以用于通入形成肝板结构所需的原料。

其中，所述芯片为聚二甲硅氧烷微流控芯片。

其中，所述主通道和分支通道的深度均为160μm。

其中，所述第一主通道的长、宽为300μm、100μm；所述第二主通道的长、宽为300μm、200μm；所述第三主通道的长、宽为50mm、400μm。

其中，所述第一主通道远离第二主通道的一端对称延伸形成的两个分支通道的夹角为60°；所述第一主通道与第二主通道连接处对称延伸形成的两个分支通道的夹角为120°；所述第二主通道与第三主通道连接处对称延伸形成的两个分支通道的夹角为180°。

其中，所述每个分支通道的宽度均为100μm；所述第一主通道远离第二主通道的一端直线延伸形成的分支通道的长度为300μm；所述第一主通道远离第二主通道的一端对称延伸形成的两个分支通道，其与第一主通道相接的一边长均为560μm，与第一主通道直线延伸的分支通道相接的一边长均为416μm；所述第一主通道与第二主通道的连接处对称延伸形成的两个分支通道的边长为693μm；所述第二主通道与第三主通道的连接处对称延伸形成的两个分支通道，其与第二主通道相接的一边长均为500μm，与第三主通道相接的一边长均为400μm。

其中，导料管的高度为2420μm，其导通孔的直径为100μm。