一种用于抗肿瘤药物筛选的高通量类器官阻抗传感装置

本发明属于抗肿瘤药物筛选的检测，特别涉及一种用于抗肿瘤药物筛选的高通量类器官阻抗传感装置。

背景技术：

1、恶性肿瘤是危害人类健康、导致死亡最为严重的疾病之一。我国的肿瘤的发病中非常常见并且对人们自身危害比较严重的肿瘤主要有肺癌、食管癌、肝癌、乳腺癌、鼻咽癌、白血病、大肠癌以及淋巴瘤等。尽管目前已经有多种的临床治疗手段和药物，但是大多数的药物只能缓解病情，无法达到治愈的目的，而且还有很多的肿瘤缺少缓解或治疗病情的药物。因此，开发新的抗肿瘤药物具有重要意义。筛选技术是抗肿瘤药物开发的一种重要方法。

2、传统的基于体外细胞模型的抗肿瘤药物筛选方法存在准确率低、操作复杂等缺陷，难以满足日益增长的研发需要。而新发展的能够模拟原位结构和功能的肿瘤类器官模型，则面临检测手段程序复杂、成本高昂等缺点。因此，为了提高基于肿瘤类器官的抗肿瘤药物的筛选效率，急需一种高通量、快速方便的肿瘤类器官活性和抗肿瘤药物药效检测的装置和方法。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本发明旨在提供一种用于抗肿瘤药物筛选的高通量类器官阻抗传感装置。

2、本申请的目的是通过如下技术方案来完成的：

3、一种用于抗肿瘤药物筛选的高通量类器官阻抗传感装置，其包括

4、三维类器官电阻抗芯片，集成有数个类器官培养腔室单元，用于培养和检测类器官；

5、药物输送系统，与三维类器官电阻抗芯片连接，用于将营养物质和待测药物输送至类器官；

6、电学检测系统，与三维类器官电阻抗芯片连接，用于实时、非侵入、高灵敏地检测类器官的生理参数；

7、控制系统，分别与三维类器官电阻抗芯片、药物输送系统和电学检测系统控制连接，控制系统采用labview 2017编写，用于控制以下功能：药物输送系统的流速和时长，流速控制范围为1-1000μl/min，时长控制范围为1min-9999hour；电学检测系统的工作频率和测量间隔，工作频率的设定范围为100-10000hz，测量间隔的设定范围为1-9999min。

8、优选地，所述三维类器官电阻抗芯片的基底为玻璃基底，厚度为0.4-0.6mm。

9、优选地，所述的类器官培养腔室单元包括培养室和平行对电极，所述的平行对电极位于培养室两侧侧壁上，电学检测系统与平行对电极连接。可以同时培养、检测多个类器官，利用微流控技术产生精确可控的剪切力和机械力促进类器官的生长并保持类器官培养环境的稳定，包括温度、湿度、化学浓度的稳定。

10、优选地，所述的培养室通过pdms制备得到，培养室的尺寸为5mm×5mm×5mm；培养室底部粘贴在玻璃基底上。

11、优选地，所述的平行对电极为片状或柱状的贵金属电极，平行对电极高度为3-4mm。

12、优选地，所述的平行对电极为弯折至90°的薄片金电极，平行对电极底部粘贴在玻璃基底上。

13、优选地，所述的药物输送系统通过pdms制备得到，包括灌注通道和输入泵，所述的灌注通道位于培养室顶部且与培养室内连通，灌注通道与输入泵连接，灌注通道的进液口内径为0.7-2mm，出液口内径为0.7-2mm，流路宽度为0.1-1mm。

14、优选地，所述的输入泵与灌注通道之间设置用于控制流路大小的电磁阀，灌注通道内药物或营养物质的流速为1-1000μl/min。

15、优选地，所述的电学检测系统用于检测2个平行对电极之间类器官与基质胶混合物的综合电阻抗值，电学检测系统的激励电压为0.05v，工作频率范围为100-10000hz。

16、本申请与现有技术相比，至少具有以下明显优点和效果：

17、本发明利用电阻抗传感的优势，实现原位培养和非侵入检测类器官的活性变化，实现了肿瘤类器官培养环境的稳定控制，具有高通量、长时程实时检测、检测结果可靠性强等优点。

技术特征：

1.一种用于抗肿瘤药物筛选的高通量类器官阻抗传感装置，其特征在于，其包括

2.根据权利要求1所述的用于抗肿瘤药物筛选的高通量类器官阻抗传感装置，其特征在于，所述三维类器官电阻抗芯片的基底为玻璃基底，厚度为0.4-0.6mm。

3.根据权利要求2所述的用于抗肿瘤药物筛选的高通量类器官阻抗传感装置，其特征在于，所述的类器官培养腔室单元包括培养室和平行对电极，所述的平行对电极位于培养室两侧侧壁上，电学检测系统与平行对电极连接。

4.根据权利要求3所述的用于抗肿瘤药物筛选的高通量类器官阻抗传感装置，其特征在于，所述的培养室通过pdms制备得到，培养室的尺寸为5mm×5mm×5mm；培养室底部粘贴在玻璃基底上。

5.根据权利要求3所述的用于抗肿瘤药物筛选的高通量类器官阻抗传感装置，其特征在于，所述的平行对电极为片状或柱状的贵金属电极，平行对电极高度为3-4mm。

6.根据权利要求5所述的用于抗肿瘤药物筛选的高通量类器官阻抗传感装置，其特征在于，所述的平行对电极为弯折至90°的薄片金电极，平行对电极底部粘贴在玻璃基底上。

7.根据权利要求3所述的用于抗肿瘤药物筛选的高通量类器官阻抗传感装置，其特征在于，所述的药物输送系统通过pdms制备得到，包括灌注通道和输入泵，所述的灌注通道位于培养室顶部且与培养室内连通，灌注通道与输入泵连接，灌注通道的进液口内径为0.7-2mm，出液口内径为0.7-2mm，流路宽度为0.1-1mm。

8.根据权利要求7所述的用于抗肿瘤药物筛选的高通量类器官阻抗传感装置，其特征在于，所述的输入泵与灌注通道之间设置用于控制流路大小的电磁阀，灌注通道内药物或营养物质的流速为1-1000μl/min。

9.根据权利要求1所述的用于抗肿瘤药物筛选的高通量类器官阻抗传感装置，其特征在于，所述的电学检测系统的激励电压为0.05v，工作频率范围为100-10000hz。

技术总结
本发明公开了一种用于抗肿瘤药物筛选的高通量类器官阻抗传感装置，其包括用于培养和检测类器官的三维类器官电阻抗芯片，用于将营养物质和药物输送至类器官的药物输送系统，用于实时检测类器官的生理参数的电学检测系统和控制系统。本发明利用电阻抗传感的优势，实现原位培养和非侵入检测类器官的活性变化，实现了肿瘤类器官培养环境的稳定控制，具有高通量、长时程实时检测、检测结果可靠性强等优点。

技术研发人员：王平,蒋得明,万浩,朱宇瑄,邱勇,刘鑫,田世超
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24