三维多层仿生肾脏微控流芯片的制作方法

本实用新型涉及细胞培养领域，特别是一种三维多层仿生肾脏微控流芯片。

背景技术：

在进行肾脏疾病的研究时，传统上一般以体内实验为主，但体内实验干扰因素较多，不利于在细胞水平观察和检测相关信号通路变化、炎症因子释放等生物学机制，同时也不利于开展大规模、标准化的实验，传统体外实验多局限于单一细胞培养，忽略了细胞-细胞之间的交互作用，更难以实现多器官共培养，不利于疾病发病机制的系统研究，因此现在需要一种能够解决上述问题的方法或装置。

技术实现要素：

本实用新型是为了解决现有技术所存在的上述不足，提出一种结构简单，设计巧妙，可应用于针对肾脏疾病的发病机制、多器官之间交互作用、药物研究及生物信号通路研究等的仿生微控流芯片。

本实用新型的技术解决方案是：一种三维多层仿生肾脏微控流芯片，其特征在于：所述的芯片包括底板1，在底板1的上方依次设置有中间板2和顶板3，

所述中间板2的中部开设有开口方向向上的主腔室4，所述主腔室4呈圆柱状，在中间板2的两端还分别开设有开口方向向上的入口腔室5和出口腔室6，

所述入口腔室5内设置有相互平行的第一滤膜7和第二滤膜8，所述第一滤膜7上培养有血管细胞，所述第二滤膜8上则培养有肺泡细胞、肝脏细胞、脾脏细胞或心脏细胞，所述第一滤膜7和第二滤膜8之间为主入口腔9，所述主入口腔9通过第一通道10与主腔室4相连通，

在主腔室4内设置有环形滤膜11，所述环形滤膜将所述主腔室4分为内圈和外圈两部分，所述第一通道10则与内圈部分相连通，在环形滤膜11的内侧培养有肾小球内皮细胞，而环形滤膜11的外侧则培养有肾小球足细胞，

所述出口腔室6内设置有相互平行的第三滤膜12和第四滤膜13，所述第三滤膜12上培养有血管细胞，所述第四滤膜13上则培养有肾小管细胞，所述第三滤膜12和第四滤膜13之间为主出口腔14，而第三滤膜12与中间板2的内壁之间、第四滤膜13与中间板2的内壁之间则为副出口腔15，所述主出口腔14通过第二通道16与主腔室4中的外圈部分相连通，

在底板1上开设有与所述主出口腔14的内腔相连通的尿液出口17，同时还开设有两个分别与两个副出口腔15的内腔相连通的培养液出口18，

在顶板3上则开设有与所述主入口腔9的内腔相连通的系统入口19。

所述的第一滤膜7、第二滤膜8、第三滤膜12和第四滤膜13均连接在矩形框架上，所述矩形框架通过插接的方式固定在入口腔室5或出口腔室6中。

所述的环形滤膜11连接在环形框架上，所述环形框架通过插接的方式固定在主腔室4中。

本实用新型同现有技术相比，具有如下优点：

本种结构形式的三维多层仿生肾脏微控流芯片，其结构简单，设计巧妙，布局合理，它能够模拟出肾脏及其血管的体内微环境，同时还可以应用于模拟其它相关脏器系统对肾脏的调控作用，如肺、肝脏、脾脏、心脏及血脑屏障等；以及某些特定的生物领域的应用，如药物研究、生物信号通路研究及单细胞分析。本芯片中的各个滤膜均设置在连接框架上，能够方便、快捷地构建出检测肾功能或其它器官系统功能的仿生微控流芯片。并且它的制作工艺简单，制造成本低廉，因此可以说它具备了多种优点，特别适合于在本领域中推广应用，其市场前景十分广阔。

附图说明

图1为本实用新型实施例中顶板的俯视图。

图2为本实用新型实施例中中间板的俯视图。

图3为本实用新型实施例中底板的俯视图。

具体实施方式

下面将结合附图说明本实用新型的具体实施方式。如图1、图2、图3所示：一种三维多层仿生肾脏微控流芯片，它包括底板1，在底板1的上方依次设置有中间板2和顶板3，

所述中间板2的中部开设有开口方向向上的主腔室4，所述主腔室4呈圆柱状，在中间板2的两端还分别开设有开口方向向上的入口腔室5和出口腔室6，

所述入口腔室5内设置有相互平行的第一滤膜7和第二滤膜8，所述第一滤膜7上培养有血管细胞，所述第二滤膜8上则培养有肺泡细胞、肝脏细胞或心脏细胞，所述第一滤膜7和第二滤膜8之间为主入口腔9，所述主入口腔9通过第一通道10与主腔室4相连通，

在主腔室4内设置有环形滤膜11，所述环形滤膜将所述主腔室4分为内圈和外圈两部分，所述第一通道10则与内圈部分相连通，在环形滤膜11的内侧培养有肾小球内皮细胞，而环形滤膜11的外侧则培养有肾小球足细胞，

所述出口腔室6内设置有相互平行的第三滤膜12和第四滤膜13，所述第三滤膜12上培养有血管细胞，所述第四滤膜13上则培养有肾小管细胞，所述第三滤膜12和第四滤膜13之间为主出口腔14，而第三滤膜12与中间板2的内壁之间、第四滤膜13与中间板2的内壁之间则为副出口腔15，所述主出口腔14通过第二通道16与主腔室4中的外圈部分相连通，

在底板1上开设有与所述主出口腔14的内腔相连通的尿液出口17，同时还开设有两个分别与两个副出口腔15的内腔相连通的培养液出口18，

在顶板3上则开设有与所述主入口腔9的内腔相连通的系统入口19。

所述的第一滤膜7、第二滤膜8、第三滤膜12和第四滤膜13均连接在矩形框架上，所述矩形框架通过插接的方式固定在入口腔室5或出口腔室6中；环形滤膜11连接在环形框架上，所述环形框架通过插接的方式固定在主腔室4中。

本实用新型实施例的三维多层仿生肾脏微控流芯片的工作过程如下：在不同的滤膜上，按照需求培养不同的细胞层，并将这些滤膜分别固定在对应的框架上，然后将这些框架通过插接的方式固定在相应的腔室中，并依次将底板1、中间板2和顶板3按照由下至上的顺序拼接，然后利用螺栓将三者连接为一体结构；

通过顶板3上的系统入口19向本芯片中输入细胞培养液，培养液会直接进入主入口腔9，并分别与第一滤膜7（血管细胞）和第二滤膜8（肺泡细胞、肝脏细胞、脾脏细胞或心脏细胞）上培养的细胞进行物质交换，经交换后的组织液会通过第一通道10进入主腔室4，具体说是进入到环形滤膜11的内圈之中，此过程为模拟体内血液经其他器官（肺、肝脏、脾脏、或心脏）代谢后流入肾脏进行滤过及重吸收；培养液经过环形滤膜11过滤后，由环形滤膜11的内圈运动至外圈，在此过程中，与环形滤膜11上的肾小球内皮细胞以及肾小球足细胞进行细胞因子等物质交换，此过程为模拟体内原尿经肾小球滤过；最终这部分滤过液通过第二通道16直接进入主出口腔14，通过与第三滤膜12上血管内皮细胞和第四滤膜13上的肾小管细胞接触进行物质交换，此过程为模拟原尿经肾小球滤过后流经肾小管再进行重吸收；最终一部分经肾小球滤过和肾小管重吸收后的培养液直接通过与主出口腔14相通的尿液出口17排出，这部分培养液实际上为模拟的尿液；另一部分培养液则分别通过第三滤膜12过滤后以及第四滤膜13过滤后，通过培养液出口18排出，这部分培养液则模拟体内经肾脏代谢后被重吸收的体液。