[发明专利]一种可拆卸、可重复使用的疏水或超疏水微流控器官芯片

说明书

本发明涉及一种可拆卸、可重复使用的疏水或超疏水微流控器官芯片，利用低临界表面张力的疏水或超疏水表面构建微流控器官芯片，具体可构建心脏芯片、肝脏芯片、脑芯片、肿瘤芯片、肾脏芯片、肠道芯片、皮肤芯片、脂肪芯片、血管芯片、子宫芯片、眼睛芯片、鼻子芯片、骨芯片、牙周芯片、胰岛芯片、脾芯片、胎盘芯片、肺芯片、肌肉芯片、喉芯片、骨髓芯片、糖尿病芯片和多器官芯片。利用本发明构建的器官芯片可拆卸，可重复使用，从而大幅降低了微流控器官芯片的应用成本。

技术领域

本发明涉及微流控芯片技术领域，尤其涉及一种可拆卸、可重复使用的疏水或超疏水微流控器官芯片。

背景技术

微流控器官芯片是一种前沿的新兴技术，它指的是在一块微流控芯片内共培养多种哺乳动物细胞，控制细胞的三维空间排列，流体剪切力和信号分子浓度，模拟真实器官微环境，实现真实器官功能的技术。在2016年，世界达沃斯会议将其评选为世界“十大新兴技术”，被认为可以影响到未来人类的生活。

微流控器官芯片发展有近10年的时间，现阶段开始进入到产业化阶段，在中国已经开始有专门的微流控器官芯片公司开始器官芯片的产业化尝试。但相对于蓬勃的学术研究，微流控器官芯片产业发展仍然相对滞后，一个主要的问题就是传统微流控器官芯片主要基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）弹性材料，加工需要用到光刻技术其，程序复杂，过程冗长，而且PDMS芯片只能使用有限几次（绝大多数情形是一次使用），导致微流控器官芯片本身成本较高。

PDMS微流控器官芯片不耐用的主要原因为PDMS微流控器官芯片内的微通道和腔室是一个封闭的微米尺度的空间，加之PDMS表面吸附效应很严重，使用完一次后很难将里面包埋的细胞、三维胶等物质清洗干净，从而影响第二次的使用。

因此，目前微流控器官芯片领域亟需解决的两方面的问题主要有：一、将微流控芯片的基体扩展到其他成本更低，更易于加工的材料，譬如硬质的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）；二、发展可重复使用的器官芯片。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种可拆卸、可重复使用的疏水或超疏水微流控器官芯片，其中设有功能化表面，该功能化表面的特性是具有低粘附性，低表面能和疏水或超疏水性，借此可将器官芯片的材料从传统的较昂贵的PDMS扩展到多种成本更低的易于加工的硬质或弹性材料，并且大幅增加了微流控器官芯片的可重复使用的次数。

本发明的第一个目的是提供一种微流控器官芯片，包括基板，基板具有功能化表面，功能化表面的临界表面张力介于14-25达因/厘米，且与水的接触角介于110-180度。

本发明的功能化表面的特性是具有低粘附性低表面能和疏水或超疏水性，构造这种功能化表面的材料可以为聚六氟丙烯 、聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、聚三氟乙烯、聚偏二氟乙烯、超疏水涂料、硅烷、金属、金属氧化物、金属无机盐、陶瓷、蜡、油或具有表面微纳米结构的材料。

进一步地，基板至少为两层，相邻两基板之间设有多孔膜，多孔膜与功能化表面紧密接触。

进一步地，多孔膜具有多个微孔，微孔的孔径为10μm以下。

进一步地，多孔膜的材质包括聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯膜、PES(聚醚砜)、纤维素及其衍生物、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯PVDF、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交链的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物、聚四氟乙烯(PTFE)多孔薄膜、多孔聚氨酯薄膜、中空纤维超滤膜、quantifoil铜网多孔膜，quantifoil二氧化硅支持膜，quantifoil碳膜、多孔氧化铝膜或无机陶瓷膜。

进一步地，微流控器官芯片中培养的是器官相关细胞、组织和类器官中的一种或几种。

进一步地，微流控器官芯片中还储存有制氧剂，耗氧剂等其他辅助细胞培养的材料。

进一步地，基板的材质为硬质塑料、弹性塑料、玻璃、石英、硅、陶瓷或金属。