[发明专利]基于微流控芯片的模拟药物体内代谢过程的肝-肾体系

说明书

本发明提供一种基于微流控芯片的模拟药物体内代谢过程的肝‑肾体系。该微流控芯片主要由顶层芯片、多孔滤膜、底层芯片组成。顶层芯片接种有肝细胞，可以模拟体内药物的代谢过程；底层芯片主要由左侧主通道和右侧主通道通过胶原通道连接。在左侧主通道接种肾小球微组织，通过侧立培养使肾小球微组织在左侧主通道与胶原通道的半球形界面生长并形成细胞屏障，右侧主通道作为收集区，可以观察肾小球的滤过作用，以及药物经肝代谢后的化学成分造成的肾毒性对肾小球滤过功能的影响。实现模拟体内代谢过程的药物毒性评价体系的构建，及其在药物经代谢后的肾毒性评价应用。

技术领域

本发明涉及将微流控芯片技术应用到毒性评价体系构建的技术领域，具体涉及一种基于微流控芯片的模拟药物体内代谢过程的肝-肾体系。

背景技术

动物实验在现代医学与生物学中占据了极为重要的位置，但是经费以及动物伦理也成了难以回避的问题。结合微流控技术与生物科学技术，创造出了一种“器官芯片”，能够用微芯片复制人体器官的功能，使医学实验变得更为简便。

药物进入体内之后往往会经过吸收、分布、代谢、排泄等过程。药物自体外或给药部位经过进入血液循环，通过门静脉进入肝脏，受到肝脏内药物代谢酶的影响，药物原型或代谢物经过血液循环迅速分布在各组织。肝脏作为人体的重要代谢器官，在药物的处置中发挥重要作用。肾脏是药物毒副作用的主要靶器官之一。肾脏由超过20种具有不同超微结构、代谢能力和转运功能的细胞构成，是药物排泄的重要器官。化学药物经肾脏排泄时会选择性地富集在肾细胞中，造成细胞膜、线粒体、内质网和溶酶体损伤，破坏细胞的完整性，使肾细胞凋亡或坏死。降低肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收功能，进而造成体内水和电解质的不平衡，严重时还会引起急性肾衰竭。因此，观察药物肾毒性是药物安全性评价和药物毒理学研究的重要内容。现代药物毒理学研究开始由体内研究向体内和体外研究相结合发展，利用体内和体外技术，在整体、器官、细胞、亚细胞和分子水平等多个层次研究药物的肾毒性。在药物肾毒性的体外研究中，建立肾脏体外模型并将其应用于药物体外肾毒性评价与筛选已逐步成为热点。现有工作大都集中在药物直接对肾的毒性评价，未考虑药物体内实际过程，药物经肝代谢后，部分药物转化成代谢产物，代谢产物的生物活性发生了变化，毒性升高或降低，这个过程在药物的体内过程十分重要。如能结合肝-肾模型模拟药物在体内的代谢过程来评估肾毒性具有重要意义。

微流控芯片技术作为一门迅速发展起来的科学技术，已经在生物医学领域展现了其独特的优势，更因其同细胞尺寸匹配、环境同生理环境相近、在时间和空间维度上能够提供更为精确的操控，易于通过灵活设计实现多种细胞功能研究等特点而成为新一代细胞研究的重要平台。

目前，利用微流控技术构建具功能的复杂多器官芯片进行相关研究分析还处于空白阶段，应用微流控技术构建结合具有代谢功能的肝芯片结合具有滤过功能的肾小球芯片具有十分重要的优势和意义。如能实现在生物学研究及医药研发中具有极大的应用前景。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于微流控芯片的模拟药物体内代谢过程的肝-肾体系，该方法可以模拟体内代谢过程进行药物毒性评价，应用于药物经代谢后的肾毒性评价。

一种流控芯片，该微流控芯片主要由顶层芯片、多孔滤膜、底层芯片组成，多孔滤膜通过不可逆封接顶层芯片的下表面，封有顶层芯片的多孔滤膜下表面通过PDMS与底层芯片的上表面粘合封接；

顶层芯片由U形的顶层芯片主通道和顶层芯片主通道入口连接而成，

底层芯片由左侧主通道、右侧主通道、和胶原通道、胶原通道入口、底层芯片左侧主通道入口以及底层芯片右侧主通道入口组成，胶原通道左连左侧主通道，右连右侧主通道；

顶层芯片主通道通过多孔滤膜下连底层芯片左侧主通道；底层芯片左侧主通道通过多孔滤膜上连顶层芯片主通道，右连胶原通道。