[发明专利]一种自设度梯度药物筛选器官芯片及其制备方法

权利要求书

1.一种自设浓度梯度药物筛选器官芯片，其特征是该芯片由多细胞共培养体系(1)，种子细胞培养体系(2)，空白对照体系(3)和药物检测体系(4)四部分组成；其中多细胞共培养体系(1)包括3个细胞培养室(5)和1个培养液储存池(6)，培养液储存池(6)设有进出口；种子细胞培养体系(2)包括8个细胞培养单元(7)，每个细胞培养单元(7)包括3个细胞培养室(8)，溶液出口(11)，弯管(12)和2个培养液储存池，培养液储存池设有进口(9)和出口(10)；空白对照体系(3)包括1个细胞培养单元(7)，弯管(21)，其弯管(21)同时与多细胞共培养体系(1)和种子细胞培养体系(2)连通；药物检测体系(4)包括2个平行自设浓度梯度系统，每个自设浓度梯度系统包括药物储液池(14)和药物进口(13)，药物进口(13)联通4个药物入口通道：1种药物入口通道(15)、2种药物入口通道(16)、3种药物入口通道(17)、4种药物入口通道(18)；药物入口通道另一端通过弯管(20)连接种子细胞培养体系(2)，弯管(20)的宽度依次增加；培养基通道(19)起始于多细胞共培养体系(1)，由芯片中间部分向两侧分支且对称分布，经由种子细胞培养体系(2)，最后到达药物检测体系(4)。

2.根据权利要求1所述的一种自设浓度梯度药物筛选器官芯片，其特征在于所述器官芯片的片基为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚二甲基硅氧烷PDMS、聚碳酸酯PC、玻璃、硅片、生物膜、聚四氟乙烯膜或硝酸纤维素膜的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种自设浓度梯度药物筛选器官芯片，其特征在于所述细胞培养室的培养基质为明胶、壳聚糖、丝素蛋白、纤维蛋白胶、精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸RGD、基质胶Matrigel、海藻酸钠、聚乙二醇PEG、聚乙二醇丙烯酸酯PEGDA或异甲基丙烯酰胺NIPAM的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种自设浓度梯度药物筛选器官芯片，其特征在于所述多细胞共培养体系(1)中的培养室(5)的直径相同，为1.5mm～2.0mm，多细胞共培养体系(1)中储液池(6)直径为2.0mm～3.0mm，培养基通道(19)的宽度随分流依次从600μm递减为300μm和200μm，药物入口通道另一端连接种子培养体系(2)的弯管(20)的宽度分别为200μm、300μm、450μm和600μm，分别对应于药物检测体系(4)的4个药物入口通道：1种药物入口通道(15)、2种药物入口通道(16)、3种药物入口通道(17)、4种药物入口通道(18)。

5.根据权利要求1所述的一种自设浓度梯度药物筛选器官芯片，其特征在于所述多细胞共培养体系(1)中的储液池(6)和所有流体通道的有效深度相同，为100μm～200μm，小于多细胞共培养体系(1)中的细胞培养室(5)的有效深度，细胞培养室(5)有效深度为200μm～600μm。

6.根据权利要求1所述的一种自设浓度梯度药物筛选器官芯片，其特征在于所述芯片的细胞培养单元(7)中的弯管(12)的长度依芯片尺寸增减，弯曲弧数为1～50。

7.根据权利要求1所述的一种自设浓度梯度药物筛选器官芯片，其特征在于所述药物检测系统(4)的4个药物入口通道：1种药物入口通道(15)、2种药物入口通道(16)、3种药物入口通道(17)、4种药物入口通道(18)，各通道宽度为100μm，长度依次缩短，分别为15mm，13.5mm，4.5mm和3.5mm。

8.如权利要求1所述的一种自设浓度梯度药物筛选器官芯片的制备方法，包括以下步骤：

(1)用计算机辅助设计软件设计和绘制器官芯片中各层芯片的微结构和微通道图形，通过微加工技术在各层器官芯片基材表面上进行加工；

(2)利用双层粘性薄膜，将制备或复制的各层硬质芯片对齐、粘合、加压和键合，组成自设浓度梯度药物筛选器官芯片；以光刻胶反模版进行聚二甲基硅氧烷芯片的复制，将聚二甲基硅氧烷液体灌注在反模版上，并经固化成型后进行等离子体处理，进行芯片键合。

9.根据权利要求8所述的一种自设浓度梯度药物筛选器官芯片的制备方法，其特征在于所述微加工方法是数控铣刻方法、激光刻蚀方法、软刻蚀方法、模数法方法、热压法方法、化学腐蚀方法或光刻、电铸和注塑综合方法的一种或几种。