双腔室三维生物芯片的制作方法

本技术涉及微流控芯片，特别涉及一种双腔室三维生物芯片。

背景技术：

1、随着生物工程的发展及其应用面的提升，细胞培养的概念有了新的拓宽和发展，利用简单的二维模型的细胞培养模型如动物模型/类器官芯片，难以模拟人体内部器官复杂结构间的相互作用，并且二维细胞对外部刺激的反应与人体中三维的反应差异很大，由于利用简单的二维模型对人体感染疾病的模拟能力有限，三维细胞培养受到的关注日益增多。三维细胞培养，是指将具有三维结构的不同材料载体与细胞在体外共培养，使细胞在载体的三维立体空间结构中迁移、生长，形成三维的细胞-载体复合体，三维细胞培养能够更有效地支持生物学相关的实验，弱化体内环境对细胞培养的局限性。

2、相关技术中，利用模式生物小鼠构建疾病模型，无法直观的监测疾病的发生和发展过程，对药物效力的检测不灵敏，同时存在的药物脱靶现象，仍然给新药开发过程带来了巨大的不确定性和挑战，长期存在动物实验有效而人体检验无效的现象。可以通过向培养室注入流体形成培养系统，以培养出三维细胞，但往往由于其结构设置简单，导致细胞-细胞和细胞-基质相互作用方面过于简化，其结果使其在理解人类复杂结构的器官方面的应用受到了限制。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中培养系统结构设置简单，使其在理解人类复杂结构的器官方面的应用受到了限制的问题，本实用新型提供了一种双腔室三维生物芯片。

2、本实用新型解决技术问题的方案是提供一种双腔室三维生物芯片，芯片内部包括依次并列设置的第一通道、第二通道、第四通道和第三通道，第一通道和第三通道为条形通道，第二通道包括互相连通的第一上培养腔室和第二上培养腔室，第四通道包括互相连通的第一下培养腔室和第二下培养腔室；芯片从上到下依次包括连接层、上培养层、下培养层、封闭层和电路层，连接层和电路层分别位于芯片的上下表面，上培养层、下培养层和封闭层依次位于连接层和电路层之间；第一通道和第二通道位于上培养层上，第一通道和第二通道分别为贯穿于上培养层上下表面的条形孔，第三通道和第四通道位于下培养层上，第三通道和第四通道分别为贯穿于下培养层上下表面的条形孔；上培养层和下培养层之间设置第一薄膜和第二薄膜，第一薄膜位于第一上培养腔室和第一下培养腔室之间的空隙，第二薄膜位于第二上培养腔室和第二下培养腔室之间的空隙。

3、优选地，芯片的侧壁依次包括首尾连接的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁和第五侧壁，第一侧壁和第三侧壁相对，第二侧壁和第五侧壁相对，第四侧壁为第三侧壁和第五侧壁之间的倒角，第一通道、第二通道、第三通道和第四通道分别平行于第二侧壁。

4、优选地，第一上培养腔室靠近第一侧壁的端部设置两个分叉的通道，分别为第一流道和第二流道，第二上培养腔室靠近第三侧壁的端部设置两个分叉的通道，分别为第三流道和第四流道，第一流道沿朝向第一侧壁的方向延伸，第二流道先朝向第二侧壁的方向延伸，再弯折后向第三侧壁的方向延伸，第三流道沿朝向第三侧壁的方向延伸，第四流道先沿朝向第二侧壁的方向延伸，再弯折后向第一侧壁的方向延伸，第二流道的端部位于第一上培养腔室靠近第二侧壁的一侧，第四流道的端部位于第二上培养腔室靠近第二侧壁的一侧；第二通道的中间设置垂直于第二通道的第一容纳室，第一容纳室用于放电极和加细胞，第一容纳室的两侧分别为第一上培养腔室和第二上培养腔室。

5、优选地，第一下培养腔室靠近第一侧壁的端部设置两个分叉的通道，分别为第五流道和第六流道，第二下培养腔室靠近第三侧壁的端部设置两个分叉的通道，分别为第七流道和第八流道，第五流道朝向第一侧壁的方向延伸，第六流道先朝向第五侧壁的方向延伸，再弯折后向沿朝向第二侧壁的方向延伸，第七流道沿朝向第五侧壁的方向延伸，第八流道先沿朝向第五侧壁的方向延伸，再弯折后沿向第五侧壁的方向延伸，第六流道的端部位于第一下培养腔室靠近第五侧壁的一侧，第八流道的端部位于第二下培养腔室靠近第五侧壁的一侧；第四通道的中间设置垂直于第四通道的第二容纳室，第二容纳室用于放电极和加细胞，第二容纳室的两侧分别为第一下培养腔室和第二下培养腔室。

6、优选地，连接层、上培养层和下培养层分别设置若干通孔，通孔分别对应连接于第一通道、第二通道、第三通道和第四通道的端部。

7、优选地，连接层靠近第三侧壁的位置并列设置第一流通组和第二流通组，第一流通组靠近第五侧壁，第二流通组靠近第二侧壁，第一流通组和第二流通组的结构相同，每个流通组分别设置呈两行两列排布的四个贯穿孔，两个贯穿孔之间设置连接通道，每个流通组包括两个连接通道且平行于第二侧壁。

8、优选地，连接层上设置两个除气泡膜，两个除气泡膜分别位于第一流通组和第二流通组上，除气泡膜为多孔的聚四氟乙烯膜、聚二甲基硅氧烷膜。

9、优选地，第一薄膜和第二薄膜为多孔膜。

10、优选地，芯片可以测量跨膜电阻，电路层设置第一观察窗、第二观察窗和跨膜电阻测量接口，连接层包括跨膜电阻测量接口的连接孔。

11、与现有技术相比，本实用新型一种双腔室三维生物芯片具有如下有益效果：

12、1、在结构上可提供复杂多层结构的三维器官所需要的培养腔室环境，使所构建的模型仿真程度更高，功能更接近人体真实器官。

13、2、本实用新型所构建的三维器官芯片结构便于观察检测，包括便捷的显微镜观察方式和跨膜电阻测量功能。

14、3、本实用新型所构建的三维器官芯片可以优化流路中除气泡的效果。

技术特征：

1.一种双腔室三维生物芯片，其特征在于：所述芯片包括依次设置的连接层、上培养层、下培养层和封闭层；所述上培养层层具有相互连通的第一上培养腔室以及第二上培养腔室，所述下培养层具有相互连通的第一下培养腔室以及第二下培养腔室，所述上培养层和所述下培养层之间设置第一薄膜和第二薄膜，所述第一薄膜位于所述第一上培养腔室和所述第一下培养腔室之间的空隙，所述第二薄膜位于所述第二上培养腔室和所述第二下培养腔室之间的空隙，所述第一上培养腔室和所述第一下培养腔室构成第一培养单元，所述第二上培养腔室和所述第二下培养腔室构成第二培养单元。

2.如权利要求1所述的一种双腔室三维生物芯片，其特征在于：所述芯片内部包括：

3.如权利要求2所述的一种双腔室三维生物芯片，其特征在于：所述连接层还包括第一除气泡腔室和第二除气泡腔室；

4.如权利要求1所述的一种双腔室三维生物芯片，其特征在于：所述芯片内部包括：

5.如权利要求4所述的一种双腔室三维生物芯片，其特征在于：所述芯片的侧壁依次包括首尾连接的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁和第五侧壁，所述第一侧壁和所述第三侧壁相对，所述第二侧壁和所述第五侧壁相对，所述第四侧壁为所述第三侧壁和所述第五侧壁之间的倒角；

6.如权利要求5所述的一种双腔室三维生物芯片，其特征在于：所述连接层还包括：

7.如权利要求6所述的一种双腔室三维生物芯片，其特征在于：所述第二通道的中间设置垂直于所述第二通道的第一容纳室，所述第一容纳室的两侧分别为所述第一上培养腔室和所述第二上培养腔室；所述第四通道的中间设置垂直于所述第四通道的第二容纳室，所述第二容纳室的两侧分别为所述第一下培养腔室和所述第二下培养腔室。

8.如权利要求7所述的一种双腔室三维生物芯片，其特征在于：所述连接层的中间设置第五小孔、第六小孔、第七小孔和第八小孔；

9.如权利要求8所述的一种双腔室三维生物芯片，其特征在于：所述芯片还包括电路板层，所述电路板层设置于所述封闭层的背离所述下培养层的一侧，所述电路板层的中间并列设置第一观察窗和第二观察窗，用于分别观察所述第一下培养腔室和所述第二下培养腔室中组织的生长情况；

技术总结
本技术一种双腔室三维生物芯片，芯片内部包括依次并列设置的第一通道、第二通道、第四通道和第三通道，第一通道和第三通道为条形通道，第二通道包括互相连通的第一上培养腔室和第二上培养腔室，第四通道包括互相连通的第一下培养腔室和第二下培养腔室；芯片从上到下依次包括连接层、上培养层、下培养层、封闭层和电路层，连接层和电路层分别位于芯片的上下表面，上培养层、下培养层和封闭层依次位于连接层和电路层之间。本技术一种双腔室三维生物芯片可实现三维器官不同功能部位组织的串联或并联。

技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：江苏艾玮得生物科技有限公司
技术研发日：20221122
技术公布日：2024/1/13