仿生肾器官芯片结构和仿生肝肾芯片结构制造技术

本申请提供了一种仿生肾器官芯片结构和仿生肝肾芯片结构。本申请的仿生肾器官芯片结构将仿生肾小球芯片结构和仿生肾小管芯片结构相结合，从而将肾小球对相关液体的过滤功能和肾小管对滤液的重吸收功能相结合，能够较为真实和准确地模拟肾器官整体上的药代动力学特性和解毒特性。本申请的仿生肝肾芯片结构将仿生肝器官芯片结构、仿生肾器官芯片结构和循环微结构相结合，从而将仿生肝脏和仿生肾脏的功能相结合，既能模拟或检测单个仿生器官的作用，又能模拟或检测两个仿生器官之间的生理通讯以及对整个循环系统的响应，使所获得的药物安全性评价结果具有较高的准确性。

Bionic kidney organ chip structure and bionic liver kidney chip structure

【技术实现步骤摘要】
仿生肾器官芯片结构和仿生肝肾芯片结构
本专利技术属于人类仿生器官芯片
，具体涉及一种仿生肾器官芯片结构和仿生肝肾芯片结构。
技术介绍
肝脏和肾脏是人体内的主要解毒器官。为了研究肝脏和肾脏的解毒功能，常常使用仿生肝脏芯片和仿生肾脏芯片。然而，当前的肝脏芯片与人体肝脏组织的结构差异较大，难以较为真实和准确地模拟肝脏内的代谢情况，这会导致模拟结果与实际结果差异较大，不利于取得较为准确的药代动力学实验数据或毒性实验数据。当前的肾脏芯片也存在同样的问题。另外，研究者们常常单独研究肝脏芯片和肾脏芯片进行研究，而缺乏将两种仿生器官的代谢过程结合起来进行研究的操作，这会导致研究结果无法包含肝脏和肾脏之间的通讯，从而缺失器官之间的药代动力学作用和毒性作用。
技术实现思路
本申请的一个目的在于提供一种仿生肾小球芯片结构。该结构能够较为真实和准确地模拟肾小球的过滤功能，从而为肾小球的药代动力学特性和解毒作用提供数据支撑，进而为药物安全性评估及新药研发提供依据。本申请的另一个目的在于提供一种仿生肾小管芯片结构，该结构能够较为真实和准确地模拟肾小管的重吸收功能，从而为肾小管的药代动力学特性和解毒作用提供数据支撑，进而为药物安全性评估及新药研发提供依据。本申请的再一个目的在于提供一种仿生肾器官芯片结构，其将仿生肾小球芯片结构和仿生肾小管芯片结构相结合，从而将肾小球对相关液体的过滤功能和肾小管对滤液的重吸收功能结合在一起进行研究，能够较为真实和准确地模拟肾器官整体上的药代动力学特性和解毒特性。本申请的其它一个目的在于提供一种仿生肝肾芯片结构，其将仿生肝器官芯片结构、仿生肾器官芯片结构和用于支持两种芯片结构之间液体循环的循环微结构相结合，从而将仿生肝脏和仿生肾脏的功能结合在一起进行研究，既能模拟或检测单个仿生器官的作用，又能模拟或检测两个仿生器官之间的生理通讯以及对整个循环系统的响应，使所获得的药物安全性评价结果具有较高的准确性。为了达到上述目的，本申请提供了一种仿生肾小球芯片结构，包括：顶层芯片、底层芯片以及设于顶层芯片和底层芯片之间的过滤膜层；其中，顶层芯片包括：进液流道，至少接收进液；出液流道，至少排出进液中的未过滤液；以及仿生流道，分别与进液流道和出液流道相连通，其横截面积从与进液流道相连通的第一端部至与出液流道相连通的第二端部的方向逐渐缩小；过滤膜层对进液进行过滤并向底层芯片排出滤液，其覆盖面积大于或等于仿生流道的覆盖面积；底层芯片包括：滤液腔室，容纳滤液；以及滤液流道，至少排出滤液。在一些实施例中，仿生肾小球芯片结构还包括：设有中间流道的中间层芯片；其中，过滤膜层还包括：第一过滤膜，其设于仿生流道和中间流道之间并且其覆盖面积大于仿生流道，使进液经过滤后在中间流道中形成中间滤液；以及第二过滤膜，其设于中间流道和滤液腔室之间，并且其覆盖面积大于中间流道，使中间滤液经过滤后在滤液腔室中形成滤液。在一些实施例中，第一端部的横截面积可以等于第二端部的横截面积的1.5倍至3倍。在一些实施例中，进液流道的横截面积可以大于出液流道的横截面积。在一些实施例中，中间流道的横截面积的变化趋势与仿生流道的变化趋势一致。在一些实施例中，中间流道的尺寸等于仿生流道的尺寸。在一些实施例中，滤液腔室的横截面积的变化趋势与仿生流道的变化趋势一致。在一些实施例中，滤液腔室的尺寸等于仿生流道的尺寸。在一些实施例中，第一过滤膜的靠近仿生流道的表面上接种人类肾小球内皮细胞。在一些实施例中，第一过滤膜的靠近中间流道的表面上不接种细胞。在一些实施例中，第二过滤膜的靠近中间流道的表面上不接种细胞。在一些实施例中，第二过滤膜的靠近滤液腔室的表面上接种人类足细胞。在一些实施例中，第一过滤膜为多孔聚酯膜。在一些实施例中，第二过滤膜为表面经过糖蛋白、带阴电荷的硫酸类肝素、胶原Ⅳ、层粘连蛋白和纤粘连蛋白修饰的多孔聚酯膜。在一些实施例中，进液流道接收人类肾小球内皮细胞的细胞悬液，并将其输送至仿生流道，以便第一过滤膜的靠近仿生流道的表面上接种人类肾小球内皮细胞。在一些实施例中，顶层芯片包括：入口流道，贯穿中间层芯片并深入底层芯片中，用于接收人类足细胞的细胞悬液，以便在第二过滤膜的靠近滤液腔室的表面上接种人类足细胞；以及出口流道，贯穿中间层芯片并且与滤液流道相连通。本申请还提供了一种仿生肾小管芯片结构，其包括：顶部芯片、底部芯片以及设于顶部芯片和底部芯片之间的多孔膜层；其中，顶部芯片包括：进液通道，至少接收滤液并将该滤液输送至底部芯片；重吸收腔室，储存滤液中被重吸收的重吸收液体；以及排液通道，与重吸收腔室流体相连，排放重吸收液体；多孔膜层具有用于使重吸收液体沿着自底部芯片向顶部芯片的方向通过的孔道；底部芯片包括：储液腔室，储存滤液。在一些实施例中，仿生肾小管芯片结构还包括：设有通孔的中间部芯片；其中，多孔膜层包括：第一多孔膜，设于重吸收腔室和通孔之间并且其覆盖面积大于通孔，；以及第二多孔膜，设于孔道与储液腔室之间并且其覆盖面积大于储液腔室。在一些实施例中，第一多孔膜的靠近重吸收腔室的表面上接种肾小管近端上皮细胞。在一些实施例中，第一多孔膜和第二多孔膜为采用胶原基质修饰的多孔聚酯膜。在一些实施例中，第二多孔膜的靠近储液腔室的表面上接种人脐静脉血管内皮细胞。在一些实施例中，进液通道311接收人脐静脉血管内皮细胞的细胞悬液，以便在第二多孔膜的靠近重吸收腔室的表面上接种人脐静脉血管内皮细胞。在一些实施例中，顶部芯片包括：接种通道312，接收肾小管近端上皮细胞的细胞悬液，并将其输送至重吸收腔室，以便第一多孔膜的靠近重吸收腔室的表面上接种肾小管近端上皮细胞。本申请还提供了一种仿生肾器官芯片结构，其包括：仿生肾小球芯片结构，对进液进行过滤以产生滤液；以及仿生肾小管芯片结构；对滤液进行重吸收，产生重吸收液。本申请还提供了一种仿生肝肾芯片结构，其包括：循环微结构，包括第一出口、第二出口、第一进口、第二进口、第三进口；仿生肾小球芯片结构，对来自于第一出口的第一进液进行过滤以产生滤液，并将第一进液中的未过滤液输送至第一进口；仿生肾器官芯片结构；对滤液进行重吸收以产生重吸收液，并将该重吸收液输送至第三进口；以及仿生肝器官芯片，其一端接收来自于第二出口的第二进液，并将第二进液经处理后的排出液输送至第二进口。在一些实施例中，仿生肝器官芯片包括：进液管道组，接收第二进液；多个容置腔室，相邻两个容置腔室之间通过多条流体连接管道相连；肝小叶模型，设于容置腔室内；以及出液管道组，对排出液进行排放。在一些实施例中，进液管道组包括位于侧边的侧进液管道和位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿生肾小球芯片结构，其特征在于，包括：顶层芯片、底层芯片以及设于所述顶层芯片和所述底层芯片之间的过滤膜层；/n其中，所述顶层芯片包括：/n进液流道，至少接收进液；/n出液流道，至少排出所述进液中的未过滤液；以及/n仿生流道，分别与所述进液流道和所述出液流道相连通，其横截面积从与所述进液流道相连通的第一端部至与所述出液流道相连通的第二端部的方向逐渐缩小；/n所述过滤膜层对所述进液进行过滤并向所述底层芯片排出滤液，其覆盖面积大于或等于所述仿生流道的覆盖面积；/n所述底层芯片包括：/n滤液腔室，容纳所述滤液；以及/n滤液流道，至少排出所述滤液。/n

【技术特征摘要】
1.一种仿生肾小球芯片结构，其特征在于，包括：顶层芯片、底层芯片以及设于所述顶层芯片和所述底层芯片之间的过滤膜层；
其中，所述顶层芯片包括：
进液流道，至少接收进液；
出液流道，至少排出所述进液中的未过滤液；以及
仿生流道，分别与所述进液流道和所述出液流道相连通，其横截面积从与所述进液流道相连通的第一端部至与所述出液流道相连通的第二端部的方向逐渐缩小；
所述过滤膜层对所述进液进行过滤并向所述底层芯片排出滤液，其覆盖面积大于或等于所述仿生流道的覆盖面积；
所述底层芯片包括：
滤液腔室，容纳所述滤液；以及
滤液流道，至少排出所述滤液。


2.如权利要求1所述的仿生肾小球芯片结构，其特征在于，还包括：设有中间流道的中间层芯片；
其中，所述过滤膜层包括：
第一过滤膜，其设于所述仿生流道和所述中间流道之间并且其覆盖面积大于所述仿生流道，使所述进液经过滤后在所述中间流道中形成中间滤液；以及
第二过滤膜，其设于所述中间流道和所述滤液腔室之间，并且其覆盖面积大于所述中间流道，使所述中间滤液经过滤后在所述滤液腔室中形成所述滤液；和/或，
所述第一端部的横截面积等于所述第二端部的横截面积的1.5倍至3倍；和/或，
所述进液流道的横截面积大于所述出液流道的横截面积。


3.如权利要求1或2所述的仿生肾小球芯片结构，其特征在于，所述中间流道的横截面积的变化趋势与所述仿生流道的变化趋势一致；和/或，
所述中间流道的尺寸等于所述仿生流道的尺寸；和/或，
所述滤液腔室的横截面积的变化趋势与所述仿生流道的变化趋势一致；和/或，
所述滤液腔室的尺寸等于所述仿生流道的尺寸；和/或，
所述第一过滤膜的靠近所述仿生流道的表面上接种人类肾小球内皮细胞；和/或，
所述第一过滤膜的靠近所述中间流道的表面上不接种细胞；和/或，
所述第二过滤膜的靠近所述中间流道的表面上不接种细胞；和/或，
所述第二过滤膜的靠近所述滤液腔室的表面上接种所述人类足细胞；和/或，
所述第一过滤膜为多孔聚酯膜；和/或，
所述第二过滤膜为表面经过糖蛋白、带阴电荷的硫酸类肝素、胶原Ⅳ、层粘连蛋白和纤粘连蛋白修饰的多孔聚酯膜。


4.如权利要求3所述的仿生肾小球芯片结构，其特征在于，所述进液流道接收人类肾小球内皮细胞的细胞悬液，并将其输送至所述仿生流道，以便所述第一过滤膜的靠近所述仿生流道的表面上接种人类肾小球内皮细胞；和/或，
所述顶层芯片包括：
入口流道，贯穿所述中间层芯片并深入所述底层芯片中，用于接收人类足细胞的细胞悬液，以便在所述第二过滤膜的靠近所述滤液腔室的表面上接种人类足细胞；以及
出口流道，贯穿所述中间层芯片并且与所述滤液流道相连通。


5.一种仿生肾小管芯片结构，其特征在于：包括：顶部芯片、底部芯片以及设于所述顶部芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪波，马磊，殷瑞雪，朱丽丽，李洪林，黄琪红，杨天豪，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31