[发明专利]一种人工肝小叶功能单元的构建装置及构建方法

说明书

本发明公开了一种肝小叶功能单元的构建装置及构建方法。该装置包括肝板基底层、肝实质细胞区、流体通道层，所述肝板基底层上加工有肝板图案化凹槽，所述流体通道层包括流体入口通道、内皮细胞定向生长区、流体出口通道。其对应的构建方法为将含有肝实质细胞的胶原铺设到肝板图案化凹槽内部，待胶原凝固后将肝板基底层和流体通道层键合，在内皮细胞定向生长区灌入内皮细胞悬液，内皮细胞增长一定数量后，使细胞培养基溶液在流体入口通道、内皮细胞定向生长区及流体出口通道单向流动。本发明在动态培养下实现了内皮层与肝实质细胞真实的层与层之间的位置关系，肝实质细胞在血管内皮层的保护下对于理化和生化刺激的反应更加趋于真实，当应用于药物筛选、病例研究和疗法检测时，可以得到更加准确的结果。

技术领域

本发明涉及肝脏组织工程和生物人工肝领域，尤其涉及一种人工肝小叶功能单元的构建装置及构建方法。

背景技术

组织工程和再生医学的研究集成了多领域包括生命科学和工程技术的应用来制造功能性的人体组织。肝组织工程的发展目的是给肝功能损伤患者提供活体移植或做肝功能相关的功能检测、药物代谢和毒性测试等。传统的构建方式是通过自上而下的构建方法，即肝细胞移植到一个多聚物支架上，在细胞基质的作用下进行定向生长。然而，这种方式不能很好的在微结构上构建一个精确的体外细胞群体。相对而言自下而上的构建方式可以从肝脏的最小单元进行构建，然后进行重组实现金字塔形式的堆积。

肝小叶作为肝脏功能性的基本单元，其形态具有辐射状的结构，它包含了肝脏具有的基本代谢功能、物质传递以及部分免疫功能等。目前，Ma Chao等人通过构建一套双通道气动微流控芯片，实现了气动模型内肝细胞和内皮细胞的结构化共培养(Chao M,Lei Z,Zhou E M,et al.On-Chip Construction of Liver Lobule-like Microtissue and ItsApplication for Adverse Drug Reaction Assay[J].Analytical Chemistry,2016,88(3):1719.)。Ho等人通过在微芯片上制作电极，通过通电位点的改变选择性吸附肝细胞和内皮细胞实现肝小叶结构的图案化(Ho C T,Lin R Z,Chen R J,et al.Liver-cellpatterning lab chip:mimicking the morphology of liver lobule tissue.[J].Labon A Chip,2013,13(18):3578-3587.)。Ma等人通过细胞悬液与光敏材料的混合配制成细胞胶体，在掩膜板的覆盖下实现了选择性区域的光固化(Ma X,Qu X,Zhu W,etal.Deterministically patterned biomimetic human iPSC-derived hepatic modelvia rapid 3Dbioprinting.[J].Proceedings of the National Academy of Sciencesof the United States of America,2016,113(8):2206.)。目前的肝小叶功能单元的构建方法存在一个严重的缺陷，即内皮层与肝实质细胞层位于同一平面，而实际中物质传递的方向是通过内皮层传向肝实质细胞，内皮层在一定程度上起到保护肝实质细胞的作用，使肝实质细胞避免受到层流的冲刷。由于上述原因，导致现有的肝小叶模型用于药物筛选和代谢功能检测是具有一定的偏差。

中国发明CN105170205B(公开日：2017年1月25日)公开了一种基于微流控芯片技术构建的仿生芯片，它利用多孔膜将消除模块、分布模块、药效模块及第一、第二肝代谢模块及吸收模块叠加在一起，构成自上而下的一体结构，用于评价药物的吸收、分布、代谢、消除、药效和肝毒性。然而，多孔膜将在一定程度上阻碍两种细胞间的物质传输能力，也将影响药物筛选和代谢功能检测的结果。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种人工肝小叶功能单元的构建装置及构建方法。本发明构建的肝小叶功能单元，仿生了肝小叶真实的结构，使得本发明用于药物筛选和代谢功能检测时具有更真实的实验数据。