[发明专利]具有可溶临时屏障的微流控器官芯片及其制备方法

说明书

本发明提供一种具有可溶临时屏障的微流控器官芯片及其制备方法，该器官芯片包括：玻璃片基底；位于玻璃片基底上的PDMS微流控芯片层和可溶临时屏障，PDMS微流控芯片层包括中央组织腔室和位于中央组织腔室的两侧的第一培养液微流道和第二培养液微流道；可溶临时屏障由水溶性的PVA形成，可溶临时屏障包括设于第一培养液微流道与中央组织腔室之间的第一屏障和设于第二培养液微流道与中央组织腔室之间的第二屏障；可溶临时屏障作为水凝胶灌注的引导屏障，在PVA溶解后向相应的微流控通道进行无障碍的培养液灌注。本发明能够实现稳定且无泄漏的ECM灌注，更有利于片上实现仿人体微生理环境构建，能够提供更加充分且稳定的流体刺激，可兼容不同的器官芯片设计。

技术领域

本发明涉及生物医学工程技术领域，具体地，涉及一种具有可溶临时屏障的微流控器官芯片及其制备方法。

背景技术

微流控技术是基于微型化器件对微观尺度下流体力学进行研究的一种新兴技术，具有样本消耗少、低成本以及便携化等优势。通过生物、医学、化学、材料等不同学科的交叉融合，该技术在生物学、疾病诊断、化学合成等领域正在吸引着各界学者的目光。

近年来，不断创新的微流控技术与细胞生物学、组织工程技术无缝融合，诞生了一系列新的细胞培养平台。这些平台可以设计在微流控装置内，允许控制流体参数，从而构成一个动态、仿生的微环境。利用微流控系统模拟一个或多个组织和器官的生理功能或结构，以提供更接近人体器官生理学的体外模型，器官芯片(Organ on a Chip,OoC)的概念便孕育而生。生物微环境搭建和实时生物监控不断提高人们对生物模拟组织模型中细胞行为的理解，器官芯片已成为模拟复杂的体内微环境并进行生化分析的重要手段，对促进组织和器官生理学的理解具有极大的推动作用，为疾病建模，药物研究和个性化医学提供便携式和经济高效的生物医学工具。

对于器官芯片，在体外生成可灌注的3D组织是重建人体器官可靠模型的重要目标之一。在微尺度环境中，基于生物凝胶材料的3D细胞外基质(ECM)已成为体外构建仿生3D组织模型的重要途径。常见的水凝胶可以为内皮细胞、多细胞组织、细胞-细胞和细胞-基质的相互作用提供良好的培养环境。水凝胶作为支架可以模拟类似于ECM的水合多孔微观结构，具有高含水量、高组织弹性和良好的生物相容性等特性，已被广泛应用于类器官模型的构建。对于大多数器官芯片，其自身集成营养供给和废物排放的优势为进行长期组织共培养与显微镜观察提供了必要条件，因此目前普遍采用灌注3D组织培养模型。此外，在微流控芯片内，为了理想地构建与体内组织尺寸、生化因子以及空间分布相似的微环境，利用流体力学实现稳定的水凝胶图案化至关重要。