[实用新型]一种可用于评价药物、生物材料以及医疗器械神经毒性的生物芯片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种可用于评价药物、生物材料以及医疗器械神经毒性的生物芯片。

背景技术

动物行为模型和神经突生长法是目前最常采用的神经毒性测试方法。动物行为模型可有效筛选神经毒物，但由于动物体内通常一个通路有多个并行通路，一个通路受损，其他通路仍可替代它继续正常工作，单靠动物行为显然无法排除化学物质的潜在神经毒性。另一方面，由于体内情况复杂，不利于研究发育神经毒物的毒性作用机制。而且，动物实验与体外细胞研究相比，还有其固有弱势，如周期长、成本高、动物试验带来的伦理问题等。

神经突生长法是目前使用最广泛的体外神经毒性评价方法，该方法基于传统的细胞培养方法，将细胞随机接种于培养皿或培养板。该方法只能以神经突长度及生长率等基本参数评价化学物质的神经毒性，无法精确模拟神经元在体内复杂的化学和物理拓扑结构引导下的路径选择，所以无法研究化学物质对神经元在特定拓扑结构引导下的轴突路径选择的抑制作用。

其实，在神经系统发育过程中，正确的神经网络的建立包含了一系列复杂的步骤，这些步骤必须在时间和空间上高度协调一致才能形成正确的神经元连接，其中包括轴突与目标神经元的正确路径选择、突触形成以及突触功能活性初始化。多种神经毒性相关的功能障碍与神经网络中神经元之间的错误连接密切相关，如自闭症，帕金森病及老年痴呆症等。有研究表明长期接触甲基汞和铅等发育神经毒物可导致这些神经系统疾病，同时有研究指出，在自闭症和精神分裂症等发育神经系统疾病患者体内发现毒素可导致神经细胞连接错误。正确的轴突路径选择过程在神经系统发育过程是至关重要的。

因此，亟待建立更有效的神经毒性体外检测方法，以提高检测灵敏度，缩短检测周期，降低检测成本，来弥补动物行为模型和神经突生长法的不足之处。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可用于评价药物、生物材料以及医疗器械神经毒性的生物芯片。

一种可用于评价药物、生物材料以及医疗器械神经毒性的生物芯片，由具有不同拐角的微单元阵列组成，微单元由三个微孔及连接三个微孔的微通道组成，微单元以连接目标微孔的微通道为对称轴左右对称，两侧微孔为引导微孔。

作为上述生物芯片的进一步改进，微单元的拐角A为：0o<A≤90o，其中，拐角A定义为微单元的两个连接引导微孔的微通道之间的夹角的1/2。

作为上述生物芯片的进一步改进，微孔直径D为10～100μm。

作为上述生物芯片的进一步改进，微通道宽度W为1～40μm。

作为上述生物芯片的进一步改进，微结构整体深度H为2～60μm。

作为上述生物芯片的进一步改进，微通道长度L为10～1000μm。

一种可用于评价药物、生物材料以及医疗器械神经毒性的生物芯片，其制造步骤包括：

1)在衬底材料上通过光刻技术制作微单元阵列模板；

2)使用PDMS倒模复制出光刻的模板结构；

3)将PDMS芯片贴附于盖玻片上，完成PDMS弹性芯片与玻璃基底的集成；

4)PDMS芯片的亲水性及生物活性后处理。

本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型提供了一种全新的生物芯片，该芯片制备简单，检测灵敏度高；

2)通过使用激光引导细胞微排列系统将神经细胞定位于本实用新型的生物芯片中的目标微孔，在引导微孔中放置导向细胞或导向因子，可实现神经毒性的体外检测，其检测结果简单直观；

3)本实用新型的生物芯片应用范围广，可用于评价药物、生物材料及医疗器械等的神经毒性。

附图说明

图1实施例中的Y型微单元结构示意图。

图2实施例中的T型微单元结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

一种可用于评价药物、生物材料以及医疗器械神经毒性的生物芯片，由具有不同拐角的微单元阵列组成，微单元由三个微孔及连接三个微孔的微通道组成，微单元以连接目标微孔11的微通道14为对称轴左右对称，两侧微孔为引导微孔12和13。

作为上述生物芯片的进一步改进，微单元的拐角A为：0o<A≤90o，其中，拐角A定义为微单元的两个连接引导微孔的微通道之间的夹角的1/2。

作为上述生物芯片的进一步改进，微孔直径D为10～100μm。

作为上述生物芯片的进一步改进，微通道宽度W为1～40μm。