[发明专利]一种基于羊膜芯片的宫内感染模型建立方法

说明书

一种基于羊膜芯片的宫内感染模型的建立方法，所述羊膜芯片的材料为可透光透气的聚二甲基硅氧烷聚合物，聚二甲基硅氧烷单体与引发剂比例为（15~5）:1。所述羊膜芯片的结构芯片和空白芯片为不可逆封接。所述羊膜芯片由三通道的胶原微流控芯片组成，其中中间通道灌注重悬hiPSc的matrigel，两侧通道分别通入培养基，所述羊膜芯片的宫内感染，将微生物通过两侧通道入口加入。本发明应用微流控芯片为平台，首次体外构建了近生理条件的羊膜芯片的宫内感染模型，为人类孕期宫内感染的研究和药物的开发与筛选提供了重要平台。

技术领域

本发明涉及羊膜芯片的结构设计和应用技术领域，具体涉及一种基于羊膜芯片的宫内感染模型的建立。

背景技术

宫内感染又称先天性感染或母婴传播疾病，是指孕妇在妊娠期间受到感染而引起胎儿的宫内感染。宫内感染感染途径主要有致病微生物经胎盘垂直传播给胎儿；孕妇下生殖道致病微生物的逆行扩散；胎儿分娩时的围产期感染。宫内感染对胎儿的影响是一个复杂的问题，它与感染时的胎龄，孕妇的免疫状态、致病微生物的种类及感染的严重程度有关。一般认为妊娠早期的感染较为严重，因为这一时期是胎儿器官发育的敏感阶段。因此，孕妇在妊娠早期预防感染对保护后代的健康是非常重要的。从总的影响看，宫内感染可导致流产、先天性畸形(含先天性残疾)、死产等。目前宫内感染大部分通过临床组织切片、羊水标本等进行研究，而动物模型因其孕期与人类孕期具有巨大差异而不具有代表性，迫切需要一种体外模型来研究宫内感染。

人体器官芯片指的是一种在芯片上构建的器官生理微系统，它以微流控芯片为核心，通过与细胞生物学、生物材料和工程学等多种方法相结合，可以在体外模拟构建包含有多种活体细胞、功能组织界面、生物流体和机械力刺激等复杂因素的组织器官微环境，反映人体组织器官的主要结构和功能特征。这种微缩的组织器官模型不仅可在体外接近真实地重现人体器官的生理、病理活动，还可能使研究人员以前所未有的方式来见证和研究机体的各种生物学行为，预测人体对药物或外界不同刺激产生的反应，在生命科学研究、疾病模拟和新药研发等领域具有广泛应用价值。2015年Nature杂志发表评论，称器官芯片是未来可能替代动物试验的革命性技。因此器官芯片提供了一种体外研究宫内感染的可能性。

人们迫切希望获得一种基于羊膜芯片的宫内感染模型的建立方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于羊膜芯片的宫内感染模型的建立方法。其应用微流控芯片为平台，首次体外构建了近生理条件的羊膜腔的宫内感染模型，在体外接近真实地重现人体器官的生理、病理活动；为人类孕期宫内感染的研究和药物的开发与筛选提供了重要平台。

本发明提供了一种基于羊膜芯片的宫内感染模型建立方法，其特征在于：采用三通道的羊膜芯片，其中中间胶原通道接种hiPSc细胞，同时进行原位向羊膜腔的诱导分化；该模型的构建方法的主要步骤为：

(1)羊膜芯片的制备：采用常规的光刻蚀制作SU-8聚合物模板，将未固化PDMS聚合物溶液倾倒入SU-8聚合物模板和空白模板中，加热固化PDMS聚合物溶液，剥离固化PDMS聚合物芯片，将带结构的PDMS聚合物芯片打孔后，将结构芯片1和空白芯片2通过不可逆封接键合为羊膜芯片，将羊膜芯片高温高压灭菌后放入培养皿中使用。

(2)羊膜的诱导与分化：将重悬了hiPSc细胞于matrigel从胶原通道3入口处灌入芯片中，将芯片放于37摄氏度培养箱中使matrigel固化5-20分钟，固化完成后，在芯片的两侧通道中加入mTesR1培养基，每天换液。

(3)宫内感染：宫内感染为大肠杆菌的感染，将大肠杆菌以1X10⁷CFU/ml的密度重悬于mTesR1培养基中，并灌入芯片两侧的培养基通道4中；放于37摄氏度培养箱中分别培养24小时、48小时。

所述羊膜芯片由结构芯片1和空白芯片2上下不可逆封接，所述结构芯片1包括三个通道，中间为胶原通道3，两侧均为培养基通道4，所述胶原通道3和两侧的培养基通道4均通过PDMS微柱5分开。