[发明专利]仿生肺癌脑转移模型构建的微流控芯片及模型构建方法

说明书

针对目前的肺癌脑转移构建血脑屏障困难，无法形成直观观察，等问题，本发明为一种仿生肺癌脑转移模型构建的微流控芯片，其包括仿生肺部分与仿生脑部分，其特征在于，所述仿生肺部分设置在芯片的上游，其包括3层结构，分别为上层基片层，中间多孔膜层及下层基片层；3层结构上设置气体通道，液体通道，及真空通道；仿生脑部分设置在芯片的下游，包括2层结构，分别为上层基片层与下层基片层，上层基片层为覆盖层，下层基片层包括设置脑实质室，在脑实质室外侧设置血脑屏障环；血脑屏障环外侧设置血管腔室；血管腔室与仿生肺部分下层基片的液体流通通道通过连接通道连接；血脑屏障环上设置连通脑实质室与血管腔室的微缝结构；血管腔室与脑实质室上设置液体进出的入口与出口。

技术领域

本发明属于癌症转移用微流控芯片及模型构建技术领域，尤其是肺癌脑转移领域应用的微流控芯片及模型构建方法，具体涉及为一种仿生肺癌脑转移模型构建的微流控芯片及模型构建方法。

背景技术

肺癌脑转移是一系列复杂的病理生理级联过程，可大致分为“三步曲”—肿瘤在原位肺的发生发展，肿瘤细胞入侵肺血管进入循环系统成为循环肿瘤细胞，循环肿瘤细胞滞留于脑微血管并突破血脑屏障进入脑实质发展为脑转移瘤。由于中枢神经系统解剖及功能上的特殊性，脑相对于其他转移靶器官有其独特性，故明确肺癌脑转移的特异性转移机制对其诊疗具有重大意义。然而，目前传统的肿瘤生物研究手段难以在体外模拟复杂的病理过程和仿生微环境，而动物体内模型也受到了实时监测和伦理方面的限制。

现有技术多利用Transwell侵袭实验对脑转移过程进行研究，但该过程需要固定染色，不能实现实时动态的观察，实用性差。

虽然微流控芯片技术已经发展起来，但多是针对组织三维细胞培养的相关芯片，或者癌细胞在组织内部的转移侵袭的相关的微流控芯片。但因为肺癌脑转移是一个更为复杂的过程，转移过程需要癌细胞穿过血脑屏障，并构建有效的血脑屏障，而应用现有的微流控芯片无法构建有效的血脑屏障，因此也无法实现仿生的实现肺癌脑转移这个过程。

本发明针对现有技术的微流控芯片无法有效构建血脑屏障，也无法实现动态实时仿生肺癌脑转移过程的问题，提供一种仿生肺癌脑转移模型构建的微流控芯片及模型构建方法。

发明内容

为了克服现有技术中微流控芯片无法有效构建血脑屏障，也无法实现动态实时仿生肺癌脑转移过程的问题，本发明提供一种仿生肺癌脑转移模型构建的微流控芯片及模型构建方法。

一种仿生肺癌脑转移模型构建的微流控芯片，其包括仿生肺部分与仿生脑部分，其特征在于，所述仿生肺部分设置在芯片的上游，其包括3层结构，分别为上层基片层，中间多孔膜层及下层基片层；上层基片层上设有供空气流通的气体通道、供气液体进出的入口和出口、真空通道的上半部分；下层基片上设有供液体流通的液体通道、供液体进出的入口和出口、真空通道的下半部分；气体通道与液体通道在上层基片层与下层基片层的位置对应；仿生脑部分设置在芯片的下游，其包括2层结构，分别为上层基片层与下层基片层，上层基片层为覆盖层，下层基片层包括设置在中心的圆形的脑实质室，在脑实质室外侧设置血脑屏障环；血脑屏障环外侧设置血管腔室；血管腔室与仿生肺部分下层基片的液体流通通道通过设置在下层基片层的连接通道连接；所述血脑屏障环上设置连通脑实质室与血管腔室的微缝结构；血管腔室与脑实质室上设置液体进出的入口与出口。通过此微流控芯片的构建，可以很好的实现模拟呼吸运动，并可以实现肺癌的脑转移，使肺癌转移过程呈现在微流控芯片上，可以实现在显微镜下直观动态观察。

进一步，血管腔室分为分离的两部分，且每一部分都分别设置供液体进出的入口与出口；一部分为通过连接通道与仿生肺部分连接的仿生肺侧，另一部分为设置在另一侧的对照侧。此种设置方式可以利用仿生肺侧接收上游来源的肿瘤细胞模拟肺转移，利用对照侧对照了解未发生肿瘤细胞转移的情况。

进一步，仿生肺侧与对照侧均分的围绕脑实质室设置。

进一步，所有入口与出口通过细通道与对应的气体通道，液体通道，血管腔室及脑实质室连接。