[实用新型]一种模拟组织微环境的微流控芯片

说明书

本实用新型涉及一种模拟组织微环境的微流控芯片，属于医学领域。该微流控芯片包括一面设有灌注培养通道的灌注培养通道层、覆有纳米纤维的薄膜层、一面设有气路通道的气路通道层，覆有纳米纤维的薄膜层设置在灌注培养通道层与气路通道层之间，使覆有纳米纤维的薄膜层中的纳米纤维与灌注培养通道层设置灌注培养通道的一面接触，覆有纳米纤维的薄膜层中的薄膜与气路通道层设置气路通道的一面接触，气路通道经过灌注培养通道且与灌注培养通道垂直，使气路通道中气体流动方向与灌注培养通道中液体流动方向垂直。本实用新型所述气路通道经过灌注培养通道，气压使覆有纳米纤维的薄膜层产生形变，从而实现张力刺激。

技术领域

本实用新型涉及一种模拟组织微环境的微流控芯片，属于医学领域。

背景技术

组织微环境模拟是一种诱导干细胞特异分化的重要手段，动态协调的三维微环境对调控干细胞的生长和分化具有重要的作用。近年来越来越多的研究表明，力学微环境及力学信号转导在干细胞自我更新、分化、衰老和凋亡等细胞生理过程中起到重要的作用，由于肌腱结构的特殊性，所以一直处于机械负荷状态，少量肌腱细胞沿长轴纵行排列于胶原纤维之间，肌腱的新陈代谢及各种生理活动与机械物理微环境刺激息息相关。目前许多研究表明间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)能够在体外诱导分化为肌腱细胞，仿生性基质结构刺激或机械牵张力刺激有助于干细胞向肌腱细胞分化。然而，人体内肌腱/韧带细胞外的力学微环境是由一系列多因素组成的复杂综合系统，涉及基质结构性刺激，机械力刺激，组织间隙流等方面。

力学微环境刺激在诱导MSCs成肌腱分化的过程中具有重要作用。然而在向肌腱细胞分化的过程中剪切流的刺激强度，流体的刺激方式，机械牵张力的刺激强度及刺激频率等一系列最佳的力学微环境参数还不是十分清楚。因此，若能筛选出干细胞定向分化的最佳微环境条件，进而对提高干细胞向肌腱分化的效率具有重要意义。

细胞微环境是一个多因素组成的、时空可变的复杂集合，对细胞的行为和功能发挥起着决定性作用。但传统的细胞生物学研究方法很难在体外为细胞提供这样一个复杂的、微尺度的生长环境，致使许多体外研究结果与在体情况相差甚远。

发明内容

本实用新型通过将灌注培养通道层、覆有纳米纤维的薄膜层与气路通道层集成，不仅实现了不同角度的培养液对干细胞的刺激，还实现了薄膜不同形变对干细胞的刺激，解决了上述的问题。

本实用新型提供了一种模拟组织微环境的微流控芯片，所述微流控芯片包括灌注培养通道层、覆有纳米纤维的薄膜层、气路通道层；所述灌注培养通道层的一面设有灌注培养通道；所述气路通道层的一面设有气路通道；所述覆有纳米纤维的薄膜层设置在灌注培养通道层与气路通道层之间，使覆有纳米纤维的薄膜层中的纳米纤维与灌注培养通道层设置灌注培养通道的一面接触，覆有纳米纤维的薄膜层中的薄膜与气路通道层设置气路通道的一面接触；所述气路通道经过灌注培养通道且与灌注培养通道垂直，使气路通道中气体流动方向与灌注培养通道中液体流动方向垂直。

本实用新型优选为所述灌注培养通道层的一面设有若干个灌注培养通道；所述气路通道经过各个灌注培养通道且与各个灌注培养通道垂直，使气路通道中气体流动方向与各个灌注培养通道中液体流动方向垂直，所述气路通道经过各个灌注培养通道的宽度不同。

本实用新型优选为所述覆有纳米纤维的薄膜层为若干个纳米纤维平行排列在薄膜上；不同的所述灌注培养通道与纳米纤维呈不同角度，使不同的灌注培养通道中液体流动方向与纳米纤维的轴向呈不同角度。

本实用新型优选为所述灌注培养通道层的一面设有若干组的灌注培养通道，每组包括若干个灌注培养通道；同组所述灌注培养通道与纳米纤维呈相同角度，使同组灌注培养通道中液体流动方向与纳米纤维的轴向呈相同角度；不同组的所述灌注培养通道与纳米纤维呈不同角度，使不同组的灌注培养通道中液体流动方向与纳米纤维的轴向呈不同角度；所述气路通道经过各组灌注培养通道且与各组灌注培养通道垂直，使气路通道中气体流动方向与各组灌注培养通道中液体流动方向垂直。