[发明专利]一种双锥形圆管腔结构的水凝胶芯片的制备方法

权利要求书

1.一种双锥形圆管腔结构的水凝胶芯片的制备方法，所述水凝胶芯片内管腔结构为圆形，所述内管腔直径从芯片一端到芯片另一端先逐渐减小然后再逐渐增大；

所述水凝胶芯片具有双锥形圆管腔结构，所述芯片内管腔直径最大处为300～1200μm，内管腔直径最小处为100～600μm；

所述水凝胶芯片由水凝胶溶液浇筑模板后移除模板形成；所述移除模板是通过抽拉进行移除；

所述水凝胶溶液含有至少一种温度敏感性材料或能够通过化学反应凝固的材料；

所述水凝胶溶液还含有一种或多种为细胞提供营养的活性物质；

制备步骤包括：

1)采用模板原材料在高温下拉伸形成双锥形圆管结构的模板；

2)使用激光雕刻形成的方形盒状框架将模板进行固定；

3)使用水凝胶溶液为原料，浇筑模板后移除模板形成双锥形圆形管腔结构的水凝胶芯片。

2.根据权利要求1所述的水凝胶芯片的制备方法，其特征在于，所述芯片内管腔直径最大处为300μ m，内管腔直径最小处为100μm；或，所述芯片内管腔直径最大处为500μm，内管腔直径最小处 为122μm；或，所述芯片内管腔直径最大处为700μm，内管腔直径最小处为259μm；或，所述芯 片内管腔直径最大处为900μm，内管腔直径最小处为300μm。

3.根据权利要求1或2所述的水凝胶芯片的制备方法，其特征在于，所述水凝胶溶液中，温度敏感性材料或能够通过化学反应凝固的材料的质量百分浓度为0.1～50％；所述温度敏感性材料或能够通过化学反应凝固的材料选自明胶、琼脂糖、基质胶、海藻酸钠；所述水凝胶溶液的溶剂为pH在7.2～7.4的双蒸水、磷酸盐缓 冲液、细胞培养液或Tris-盐酸缓冲液的任意一种。

4.根据权利要求3所述的水凝胶芯片的制备方法，其特征在于，所述水凝胶溶液中，活性物质的质量百分浓度为0.1～50％；所述活性物质选自活性肽、肝素、粘多糖、糖蛋白、壳聚糖、牛血清蛋白或胶原。

5.根据权利要求1或2所述的水凝胶芯片的制备方法，其特征在于，所述的模板通过模板原材料在高温下拉伸形成；所述模板原材料选自玻璃管、可加热金属管、塑料管或橡胶管；所述的模板通过方形盒状框架进行固定，所述方形盒状框架是通过对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PET)、橡胶板、硅胶板或环氧树脂进行激光雕刻形成。

6.根据权利要求1所述水凝胶芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤1) 中，模板的制备方法包括步骤：

(1)固定模板原材料两端，所述模板原材料中间围绕一圈可加热环型金属片；

(2)对模板原材料中间进行加热，当模板原材料开始软化时，测量环型金属片的温度，记为模板原材料的软化温度，拉伸温度选择为软化温度±0-30℃；

(3)对模板原材料中间进行加热，环型金属片升温至拉伸温度时，将模板原材料两端向相反方向进行等力同轴拉伸形成双锥形圆管结构的模板。

7.根据权利要求1所述水凝胶芯片的制备方法，其特征在于，水凝胶溶液为明胶、胶原和磷酸缓冲液的混合液，其中，明胶的质量百分浓度为12.5％，胶原的质量百分浓度为0.1％。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到的水凝胶芯片制备病理血管模型的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)水凝胶芯片入口通过连接针、硅胶管或塑料管与微量注射泵或蠕动泵相连，出口通过连接针、硅胶管或塑料管与废液收集管相连；

(2)将细胞悬浮液灌注到水凝胶芯片通道内；

(3)细胞贴壁生长后，灌注细胞培养液或血液，形成病理血管模型。

9.根据权利要求8所述制备病理血管模型的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，细胞悬浮液含有干细胞或内皮细胞；所述步骤(3)中，在入口通过硅胶管连接流体控制器来运输细胞培养液并模拟血液的流动。

10.根据权利要求8所述制备病理血管模型的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，用胰酶消化培养好的人脐静脉内皮细胞，调整细胞密度至合适浓度5×10 ⁶cells/mL，经由入口灌注到芯片内，芯片放置于培养皿中，加入细胞培养液，放入细胞二氧化碳培养箱静置培养。