一种肝腺泡芯片

本发明涉及器官芯片，更具体地说，涉及一种肝腺泡芯片。

背景技术：

1、肝脏是人体以代谢功能为主的最大实质器官，执行毒素清除、蛋白合成、胆汁分泌等多种功能，具有独特的双重供血系统和复杂的微环境。肝脏的血液来源包括肝动静脉和门静脉，源自心脏的富氧动脉血经肝动静脉进入肝脏，来自消化系统的富营养静脉血则经门静脉流入肝脏，两种血液汇入肝窦后经中央腔静脉流出。肝腺泡是基于肝微循环而定义的肝脏的最小结构单位，也是肝脏的基本功能单元。肝腺泡的中轴为包含肝门静脉与肝小动静脉的门管区，边缘为肝中央腔静脉，根据与门管区的距离，肝腺泡被换划分为三个功能区，即ⅰ、ⅱ和ⅲ区，且三个功能区在结构和功能上均存在差异，不仅在血管结构、细胞代谢以及基因表达等方面不同，而且在肝疾病演变和药物性肝损伤等方面也呈现较大差异。由此，通过建立肝腺泡模型来对肝脏的生理及病理机制进行研究至关重要。

2、现有技术中，体外肝腺泡模型主要有两种，分别为肝类器官和肝腺泡芯片。其中，肝类器官构建的肝组织能够形成仿生的肝微结构，模拟体内肝脏细胞的分布和功能。然而，现有的肝类器官尚未实现肝双血管供应系统，也缺乏完善的血管网络，故其应用受限。肝腺泡芯片是基于新兴的组织工程学和微流体学技术所建立的体外肝腺泡模型，通过软光刻技术、3d打印技术或精密加工技术，使用聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane；pdms)或有机玻璃等材料构建具有可控的微腔、微通道或微阀等结构的肝芯片，但是目前对肝腺泡芯片的研究较少，使得体外肝腺泡模型仿生程度较低。

3、因此，如何提高体外肝腺泡模型的仿生程度，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种肝腺泡芯片，以提高体外肝腺泡模型的仿生程度。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种肝腺泡芯片，包括：第一芯片、第二芯片和第三芯片，所述第一芯片、所述第二芯片和所述第三芯片由上至下依次叠置；

4、所述第一芯片上设置有用于供给细胞培养液的供养模块和用于提供细胞基体的供体模块；

5、所述第二芯片上设置有用于分隔所述供养模块和所述供体模块的阵列通孔；

6、所述第三芯片上设置有肝腺泡组织区，所述供养模块通过所述阵列通孔与所述肝腺泡组织区连通，所述供体模块与所述肝腺泡组织区连通。

7、可选地，在上述肝腺泡芯片中，所述供体模块包括细胞溶液入口和细胞溶液出口；

8、所述细胞溶液入口包括设置于所述第一芯片上的第一细胞入口通孔、设置于所述第二芯片上的第二细胞入口通孔和设置于所述第三芯片上的细胞溶液入口浅槽，所述第一细胞入口通孔、所述第二细胞入口通孔和所述细胞溶液入口浅槽的竖向投影重合；

9、所述细胞溶液出口包括设置于所述第一芯片上的第一细胞出口通孔、设置于所述第二芯片上的第二细胞出口通孔和设置于所述第三芯片上的细胞溶液出口浅槽，所述第一细胞出口通孔、所述第二细胞出口通孔和所述细胞溶液出口浅槽的竖向投影重合；

10、所述细胞溶液入口浅槽、所述细胞溶液出口浅槽与所述肝腺泡组织区连通。

11、可选地，在上述肝腺泡芯片中，所述供养模块包括动静脉供养单元和中央腔静脉供养单元；

12、所述动静脉供养单元包括设置于所述第一芯片上的动静脉入口和动静脉出口，所述动静脉入口和所述动静脉出口通过设置于所述第一芯片上的动静脉通道连通，所述动静脉通道通过所述阵列通孔与所述肝腺泡组织区连通；

13、所述中央腔静脉供养单元包括中央腔静脉入口和中央腔静脉出口，所述中央腔静脉入口、所述中央腔静脉出口与所述肝腺泡组织区连通。

14、可选地，在上述肝腺泡芯片中，所述中央腔静脉入口包括两个静脉入口和分别与所述静脉入口配合的两个静脉出口；

15、所述静脉入口包括设置于所述第一芯片上的第一静脉入口通孔、设置于所述第二芯片上的第二静脉入口通孔和设置于所述第三芯片上的静脉入口浅槽，所述第一静脉入口通孔、所述第二静脉入口通孔和所述静脉入口浅槽的竖向投影重合；

16、所述静脉出口包括设置于所述第一芯片上的第一静脉出口通孔、设置于所述第二芯片上的第二静脉出口通孔和设置于所述第三芯片上的静脉出口浅槽，所述第一静脉出口通孔、所述第二静脉出口通孔和所述静脉出口浅槽的竖向投影重合；

17、所述静脉入口浅槽与所述静脉出口浅槽通过设置于所述第三芯片上的中央腔静脉通道连通，所述中央腔静脉通道与所述肝腺泡组织区连通。

18、可选地，在上述肝腺泡芯片中，所述中央腔静脉通道与所述肝腺泡组织区的连通长度为50μm～100μm。

19、可选地，在上述肝腺泡芯片中，所述肝腺泡组织区包括多个菱形槽体，且各个所述菱形槽体沿短轴方向相互连通，所述阵列通孔的轴线与所述菱形槽体的短轴重合，所述菱形槽体的长轴的两侧分别连通有中央腔静脉通道。

20、可选地，在上述肝腺泡芯片中，所述动静脉通道和所述中央腔静脉通道的深度为80μm～200μm，所述肝腺泡组织区的深度、所述动静脉通道的深度和所述中央腔静脉通道的深度均相等。

21、可选地，在上述肝腺泡芯片中，所述第二芯片的厚度为80μm～150μm；和/或，

22、所述第三芯片的厚度为1mm～3mm；和/或，

23、所述阵列通孔的直径为50μm～200μm。

24、可选地，在上述肝腺泡芯片中，所述阵列通孔为多个，且各个所述阵列通孔的尺寸相同。

25、可选地，在上述肝腺泡芯片中，所述肝腺泡芯片的材质为有机玻璃或聚二甲基硅氧烷。

26、本发明提供的肝腺泡芯片，将第一芯片、第二芯片和第三芯片由上至下依次叠置，通过设置在第一芯片上的供体模块与设置在第三芯片上的肝腺泡组织区连通，实现肝腺泡门管区的建立，同时通过设置在第一芯片上的供养模块与肝腺泡组织区连通，为肝腺泡门管区的建立提供给养，从而实现肝门静脉和肝小动静脉的建立，并通过设置在第二芯片上的阵列通孔将供体模块与肝腺泡组织区连通，以分隔供体模块和供养模块，保证肝微循环的肝腺泡仿生系统的建立。

27、与现有技术相比，本发明提供的肝腺泡芯片，通过设置在第一芯片上的供体模块与设置在第三芯片上的肝腺泡组织区，实现肝腺泡门管区的建立，同时通过设置在第一芯片上的供养模块与肝腺泡组织区连通，为肝腺泡门管区的建立提供养分，从而实现肝门静脉和肝小动静脉的建立，进而实现基于肝微循环的肝腺泡仿生系统的建立，解决了肝类器官模型无法实现肝双血管供应系统而应用受限的问题，提高了体外肝腺泡模型的仿生程度，为仿生肝腺泡模型的构建提供了新思路和依据。

技术特征：

1.一种肝腺泡芯片，其特征在于，包括：第一芯片(100)、第二芯片(200)和第三芯片(300)，所述第一芯片(100)、所述第二芯片(200)和所述第三芯片(300)由上至下依次叠置；

2.根据权利要求1所述的肝腺泡芯片，其特征在于，所述供体模块包括细胞溶液入口和细胞溶液出口；

3.根据权利要求1所述的肝腺泡芯片，其特征在于，所述供养模块包括动静脉供养单元和中央腔静脉供养单元；

4.根据权利要求3所述的肝腺泡芯片，其特征在于，所述中央腔静脉入口包括两个静脉入口和分别与所述静脉入口配合的两个静脉出口；

5.根据权利要求4所述的肝腺泡芯片，其特征在于，所述中央腔静脉通道(306)与所述肝腺泡组织区(301)的连通长度为50μm～100μm。

6.根据权利要求4所述的肝腺泡芯片，其特征在于，所述肝腺泡组织区(301)包括多个菱形槽体(3011)，且各个所述菱形槽体(3011)沿短轴方向相互连通，所述阵列通孔(201)的轴线与所述菱形槽体(3011)的短轴重合，所述菱形槽体(3011)的长轴的两侧分别连通有中央腔静脉通道(306)。

7.根据权利要求4所述的肝腺泡芯片，其特征在于，所述动静脉通道(105)和所述中央腔静脉通道(306)的深度为80μm～200μm，所述肝腺泡组织区(301)的深度、所述动静脉通道(105)的深度和所述中央腔静脉通道(306)的深度均相等。

8.根据权利要求1所述的肝腺泡芯片，其特征在于，所述第二芯片(200)的厚度为80μm～150μm；和/或，

9.根据权利要求1所述的肝腺泡芯片，其特征在于，所述阵列通孔(201)为多个，且各个所述阵列通孔(201)的尺寸相同。

10.根据权利要求1～9任一项所述的肝腺泡芯片，其特征在于，所述肝腺泡芯片的材质为有机玻璃或聚二甲基硅氧烷。

技术总结
本发明公开了一种肝腺泡芯片，涉及器官芯片技术领域，包括：第一芯片、第二芯片和第三芯片，第一芯片、第二芯片和第三芯片由上至下依次叠置；第一芯片上设置有供养模块和供体模块；第二芯片上设置有用于分隔供养模块和供体模块的阵列通孔；第三芯片上设置有肝腺泡组织区，供养模块通过阵列通孔与肝腺泡组织区连通，供体模块与肝腺泡组织区连通。本发明提供的肝腺泡芯片，通过设置在第一芯片上的供体模块与设置在第三芯片上的肝腺泡组织区连通，同时通过设置在第一芯片上的供养模块与肝腺泡组织区连通，实现基于肝微循环的肝腺泡的仿生系统的建立，解决了肝类器官模型无法实现肝双血管供应系统而应用受限的问题，提高了体外肝腺泡模型的仿生程度。

技术研发人员：李成盼,丁卫平,邱本胜
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15