[发明专利]一种多器官芯片及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种多器官芯片及其制备方法和应用，本多器官芯片内设有至少两个流体通道组，每个流体通道组内通过多孔膜分隔成两个独立的上层流体通道和下层流体通道，并且还设有连接通道，用于连接位于不同流体通道组内的上层流体通道和下层流体通道，即位于不同流体通道组内的上层流体通道和下层流体通道通过连接通道连接成一个流体通道，从而本芯片内具有至少三个独立的流体通道，同时这些独立的流体通道又可以通过多孔膜进行营养与物质交换，故本多器官芯片可以接种至少三种组织细胞，并且可以对每个流体通道内的不同组织细胞进行最适动态培养方式，从而实现多种组织器官的线性相互作用。本多器官芯片的结构简单，生产成本低。

技术领域

本发明涉及器官仿生技术领域，具体涉及一种多器官芯片及其制备方法和应用。

背景技术

药物研发是一个漫长且耗资巨大的过程，大多数新药未能顺利进入临床，其主要原因是现有基于体外细胞培养技术以及动物模型都不能真实反映人体内的微环境。为了解决这一难题，2012年美国国立卫生研究中心(NIH)、美国食品和药品管理局(FDA)和美国国防部高级研究计划局(DARPA)联合发起了器官芯片(organ-on-chip)的研发工作。

经过几年的研究，已经有许多仿生器官芯片被设计制备出来，并开始尝试用于药物筛选、毒理分析等。在器官芯片的基础上，研究者又提出来人体芯片(human-on-chip)，通过将不同器官有机的结合到一块芯片内，从而更好的模拟药物等在体内的作用以及代谢过程。

目前，已有一些研究组和公司已经开发出多器官芯片，该芯片流通通道在下层，将不同细胞接种在商品化的transwell里，并结合下层的流体形成多器官连用。

现有多器官芯片只是将不同组织细胞接种在不同区域内，没有考虑到不同组织的三维结构，会造成一些组织细胞功能的弱化或缺失，如TISSUSE公司的2-organ-chip，是二维细胞培养，并且培养在transwell中的细胞处于相对静态环境中。

现有另一些多器官芯片，如Hesperos公司的10-Organ Chip，虽然按照不同器官的体积设计相应器官培养室的大小，但该芯片设计与组装十分复杂，同时，该芯片选用的重力来操控液体且使用同一种培养基，这种方法难以满足不同组织所特有的流体环境与营养环境。

发明内容

本发明提供一种结构简单、能够同时培养多种组织细胞，并实现多器官联用的器官芯片及其制备方法和应用。

根据第一方面，一种实施例中提供一种多器官芯片，具有至少两个流体通道组和至少一个连接通道，流体通道组包括对应设置的上层流体通道和下层流体通道，上层流体通道和下层流体通道之间设有多孔膜，多孔膜将上层流体通道和下层流体通道分隔开，连接通道的两端分别与位于不同流体导通组的上层流体通道和下层流体通道连接。

根据第二方面，一种实施例中提供一种多器官芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

制备上层芯片和下层芯片；

封接组装：将多孔膜封接在上层芯片和下层芯片之间，形成多器官芯片。

根据第三方面，一种实施例中提供了一种制备多器官联用系统的方法，利用上述的多器官芯片进行

任选地，包括如下步骤：

分别利用70％的酒精和紫外线射线对上述的多器官芯片进行灭菌处理；

将细胞外基质溶液注入到所以流体通道内对多孔膜和流体通道进行修饰，修饰后用无血清的培养基或PBS清洗通道；

根据所要构建的多器官联用模型准备不同的组织细胞，并分别接种到相应的流体通道内，静止2小时以上使细胞黏附与修饰后的流体通道内生长；