[发明专利]一种心肌组织传感器及心肌组织芯片的制备方法

权利要求书

1.一种心肌组织传感器，其特征在于：所述传感器包括心肌组织芯片和辅助部件；所述辅助部件包括上模(101)、下模(104)、上电极(107)、下电极(106)、感光板(102)、平行光光源(105)以及数据采集系统(103)；所述上模(101)设有第一流体通道(202)、第二流体通道(203)、导向凸槽(204)以及上凹槽(201)；所述下膜设有培养腔(302)、芯片槽(303)、下凹槽(304)以及导向凹槽(301)；所述上模和下模通过导向凸槽(204)和导向凹槽(301)定向安装在一起；所述心肌组织芯片置于芯片槽(303)中；所述上电极(107)和下电极(106)分别位于上模(101)和下模(104)内部并与上模和下模一体成型；上电极(107)与电源(108)相连，下电极(106)下部位于芯片槽(303)上，并与芯片槽中的心肌组织芯片紧密接触；所述感光板(102)置于上模的上凹槽(201)中，并与数据采集系统(103)相连；所述平行光光源(105)置于下模的下凹槽(304)中。

2.按照权利要求1所述的一种心肌组织传感器，其特征在于：所述上模和下模均采用聚碳酸酯材料，所述上电极和下电极采用钛合金材料。

3.一种如权利要求1所述心肌组织芯片的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1)在一块消毒后的玻璃片(401)的表面贴上一层胶布(402)；

2)用激光成型机在胶布上沿着第一次切割轨迹(403)进行切割，形成至少5个方形轮廓，每个方形轮廓长度为6～8mm，宽度为0.6～1mm，相互间隔0.1～0.3mm，并移除切下的方形胶布片(404)；

3)制备质量体积浓度为10％～50％的聚N-异丙基丙烯酰胺溶液，用旋转涂覆法将其均匀涂在玻璃片的含胶布侧，固化后移除胶布，留下方形的聚N-异丙基丙烯酰胺层(405)；

4)将聚二甲基硅氧烷加热融化后，用旋转涂覆法将其涂到玻璃片上，固化处理后，用激光成型机沿着第二次切割轨迹(407)将聚二甲基硅氧烷切割成中间相连、两侧呈多个“悬臂梁”(408)结构，两侧“悬臂梁”间距为0.6～1mm；

5)制备质量体积浓度为0.1～20％的水凝胶溶液和质量体积浓度为0.1～20％的交联剂溶液，提取或者诱导心肌细胞制成细胞密度为1×10⁷～2×10⁷个/ml的心肌细胞悬浮液，将心肌细胞混入水凝胶溶液中制成细胞密度为1×10⁶～5×10⁶个/ml的含心肌细胞的水凝胶溶液；将心肌细胞悬浮液装入第一喷洒式喷头中，交联剂溶液装入第二喷洒式喷头中，含心肌细胞的水凝胶溶液装入挤压式喷头中；用由第一喷洒式喷头、第二喷洒式喷头和挤压式喷头组成的复合喷头在“悬臂梁”上进行逐层打印，挤压式喷头挤出的丝状水凝胶经第二喷洒式喷头喷出的交联剂溶液交联后形成水凝胶丝(502)，然后用第一喷洒式喷头在水凝胶丝表面喷洒一层心肌细胞悬浮液形成心肌细胞层(501)；重复挤出、交联、喷洒等操作后形成具有多层细胞的心肌组织芯片，层与层之间的水凝胶丝相互平行；

6)将该心肌组织芯片置于所述的辅助部件中的芯片槽中，经脉动培养后形成跳动一致的心肌组织芯片。

4.如权利要求3所述一种心肌组织芯片的制备方法，其特征在于：步骤2)中用激光成型机在胶布上切割8～15个方形轮廓。

5.如权利要求3所述一种心肌组织芯片的制备方法，其特征在于，步骤5)中所述的水凝胶溶液的溶质为海藻酸钠、胶原、透明质酸、基质胶、右旋糖、壳聚糖、纤维连接蛋白、明胶和纤维蛋白原和基质胶中的至少一种，所述交联剂为凝血酶、氯化钙或过磷酸钠中的至少一种。

6.如权利要求3所述一种心肌组织芯片的制备方法，其特征在于，步骤6)中所述的脉动培养，其过程为将培养液从辅助部件的第一流体通道(202)流入培养腔(302)，从第二流体通道(203)流出，流动速度为10～50mL/min，循环流动40～50h。