【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物医学工程和微流控，特别是涉及基于多孔膜的药物多级代谢器官芯片及其应用。
技术介绍
1、器官芯片是一种由微流控芯片发展而来的细胞培养装置，其通过微制造、干细胞、材料和生物组织工程等技术的交叉融合，在体外构建生理功能和结构接近体内的仿生模型，并且可提供稳定可控的微环境。因此在疾病模拟、个性化医疗和新药研发等领域越来越受到人们的广泛关注。
2、药物代谢是指药物从给药部位进入到机体产生药效到机体排出的基本过程之一。药物代谢过程首先是药物从给药部位到血液的吸收过程；然后药物进入血液后随血液循环向全身分布；随后药物从各血管转运进入肝脏器官并在药物代谢酶的作用下，对药物进行氧化、还原、分解或者结合，从而不同程度的改变药物的结构；最后药物以原型或代谢物的形式通过排泄器官或分泌器官排出体外。因此，药物代谢过程可以帮助人们更好地了解药物及代谢产物的作用机制和效果，这一过程与多种细胞微环境以及药物理化特性相关，也对新药研发、药物评价、临床用药等方面都具有重要的意义。
3、目前体外药物代谢实验主要通过细胞模型和动物模型开展，细胞模型因其有很好的重复性和可操作性，可以方便地进行药物剂量的添加和作用时间的控制。但是，细胞模型大多是对细胞进行二维培养，即使是三维类器官培养也难以重构细胞在器官内的微环境并且每个培养单元相对独立，无法实现药物同一环境下与不同细胞多级作用后，细胞代谢产物的研究。为了更好的再现药物在体内的微环境，药物代谢实验中采用动物模型是对细胞模型的一个重要补充。但是，动物模型又无法对药物代谢过程进行实时
4、鉴于上述实验方法的不足，本申请专利技术人旨在经过长时间的研究和实践，开发了本专利技术的基于多孔膜的多级代谢器官芯片。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的不足，本专利技术的主要目的在于提供一种基于多孔膜的多级代谢器官芯片，本申请器官芯片由上至下依次包括芯片上层，多孔薄膜层和芯片下层，在芯片上层的多个独立的上流体通道进行单种细胞的培养效率高或者实现多种细胞的同时培养，通过在芯片上层和芯片下层之间设置可以供代谢产物传递的多孔薄膜层，从而使得上流体通道产生的代谢产物进入芯片下层的代谢腔室，代谢腔室中的代谢产物可以进入到芯片上层的下一个流体通道，从而可以研究药物作用下对细胞多级代谢的影响。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术是通过包括如下技术方案实现的。
3、本专利技术第一方面提供一种基于多孔膜的多级代谢器官芯片，所述器官芯片由上至下依次包括芯片上层，多孔薄膜层和芯片下层；所述芯片上层的下表面设有n个上流体通道，且各所述上流体通道互不交叉；所述芯片下层的上表面设有n-1个代谢腔室，各代谢腔室在芯片上层的投影分别位于相邻的两个上流体通道之间且与相邻的两个上流体通道交叠，且各代谢腔室均通过所述多孔薄膜层与其相邻的两个上流体通道连通；
4、其中，多孔薄膜层为细胞不能透过且细胞代谢分泌物能够透过的材料制成；n为大于等于2的整数。
5、在一些优选实施方案中，所述上流体通道两端对应的芯片上层分别设有贯穿所述芯片上层的灌注通孔；所述灌注通孔的一侧暴露于器官芯片外，另一侧与所述上流体通道连通。
6、在一些优选实施方案中，各所述灌注通孔外部均设有储液管。
7、在一些优选实施方案中，所述储液管的材质为玻璃或高分子聚合材料。
8、在一些优选实施方案中，所述代谢腔室的一端设有传输口；所述传输口与所述流体通道的一端所对应的灌注通孔在芯片上层的投影重叠。
9、在一些优选实施方案中，各所述上流体通道平行；和/或，各所述上流体通道之间的间隔相同。
10、在一些优选实施方案中，所述上流体通道的通道内宽为0.4～0.8mm。
11、在一些优选实施方案中，各所述代谢腔室平行；和/或，各所述代谢腔室之间的间隔相同。
12、在一些优选实施方案中，所述代谢腔室的腔室内宽为0.5～1.5mm。
13、在一些优选实施方案中，所述上流体通道与所述代谢腔室的夹角为30～120°。
14、在一些优选实施方案中，所述上流体通道与所述代谢腔室垂直。
15、在一些优选实施方案中，使用状态下，所述芯片上层，多孔薄膜层和芯片下层依次贴合连接且密封。
16、在一些优选实施方案中，所述多孔薄膜层至少采用一张多孔薄膜制成；和/或，所述多孔薄膜层的孔径为0.4-30μm；和/或，所述多孔薄膜层材料为有机高分子材料；和/或，所述多孔薄膜层采用胶原蛋白浸润修饰；
17、在一些优选实施方案中，所述多孔薄膜层的厚度为0.1～0.3mm；和/或，所述多孔薄膜层材料的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚碳酸酯。
18、在一些优选实施方案中，所述芯片下层的厚度小于所述芯片上层的厚度。
19、在一些优选实施方案中，所述芯片上层的厚度为2～3mm；和/或，所述芯片下层的厚度为1～1.5mm。
20、在一些优选实施方案中，所述多孔薄膜层覆盖各所述上流体通道和各所述代谢腔室。
21、在一些优选实施方案中，所述芯片上层和芯片下层的材料均为有机高分子材料。
22、在一些优选实施方案中，所述芯片上层和芯片下层的材料均聚二甲基硅氧烷或coc塑料。
23、在一些具体实施方案中，所述芯片上层的下表面设有相互平行且长度依次递减的第一流体通道、第二流体通道、第三流体通道和第四流体通道；
24、所述芯片下层的上表面设有第一代谢腔室、第二代谢腔室和第三代谢腔室；
25、其中，所述第一代谢腔室在芯片上层的投影与所述第一流体通道和第二流体通道交叠，所述第二代谢腔室在芯片上层的投影与所述第二流体通道和第三流体通道交叠，所述第三代谢腔室在芯片上层的投影与所述第三流体通道和第四流体通道交叠。
26、在一些具体实施方案中，所述第一流体通道设有第一通道槽和位于所述第一通道槽两端的左一灌注孔和右一灌注孔；
27、所述第二流体通道设有第二通道槽和位于所述第二通道槽两端的左二灌注孔和右二灌注孔；所述第一代谢腔室设有第一中腔室和位于第一中腔室一端的第一传输口，所述第一传输口与所述左二灌注孔在芯片上层上的投影重叠，所述第一中腔室和所述第一通道槽在芯片上层上的投影交叉；
28、其中，第三流体通道和第四流体通道的结构与第一通道和第二通道相同；
29、所述第二代谢腔室和第三代谢腔室的结构和设置方式与第一代谢腔室相同。
30、本专利技术第二方面提供所述的基于多孔膜的多级代谢器官芯片在疾病模拟、药物研发和营养学研究中的应用。
31、在一些优选实施方案中，基于多孔膜的多级代谢器官芯片在研究体外药物多级代谢中的应用。
32、如上所述，本专利技术的基于多孔膜的多级代谢器官芯片，主要具有以下有益效果：
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1.一种基于多孔膜的多级代谢器官芯片，其特征在于，所述器官芯片由上至下依次包括芯片上层(1)，多孔薄膜层(2)和芯片下层(3)；
2.根据权利要求1所述的基于多孔膜的多级代谢器官芯片，其特征在于，所述上流体通道(100)两端对应的芯片上层(1)分别设有贯穿所述芯片上层(1)的灌注通孔(200)；
3.根据权利要求2所述的基于多孔膜的多级代谢器官芯片，其特征在于，各所述灌注通孔(200)外部均设有储液管(400)。
4.根据权利要求3所述的基于多孔膜的多级代谢器官芯片，其特征在于，所述储液管(400)的材质为玻璃或高分子聚合材料。
5.根据权利要求2所述的基于多孔膜的多级代谢器官芯片，其特征在于，所述代谢腔室(300)的一端设有传输口；所述传输口与所述上流体通道(100)的一端所对应的灌注通孔(200)在芯片上层(1)的投影重叠。
6.根据权利要求1所述的基于多孔膜的多级代谢器官芯片，其特征在于，包括如下技术特征中的至少一项：
7.根据权利要求6所述的基于多孔膜的多级代谢器官芯片，其特征在于，包括如下技术特征中
8.根据权利要求1～7任一项所述的基于多孔膜的多级代谢器官芯片，其特征在于，所述芯片上层(1)的下表面设有相互平行且长度依次递减的第一流体通道(101)、第二流体通道(102)、第三流体通道(103)和第四流体通道(104)；
9.根据权利要求8所述的基于多孔膜的多级代谢器官芯片，其特征在于，所述第一流体通道(101)设有第一通道槽(1011)和位于所述第一通道槽(1011)两端的左一灌注孔(1012)和右一灌注孔(1013)；
10.如权利要求1～9任一项所述的基于多孔膜的多级代谢器官芯片在疾病模拟、药物研发和营养学研究中的应用。
11.如权利要求10所述的应用，其特征在于，基于多孔膜的多级代谢器官芯片在研究体外药物多级代谢中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多孔膜的多级代谢器官芯片，其特征在于，所述器官芯片由上至下依次包括芯片上层(1)，多孔薄膜层(2)和芯片下层(3)；
2.根据权利要求1所述的基于多孔膜的多级代谢器官芯片，其特征在于，所述上流体通道(100)两端对应的芯片上层(1)分别设有贯穿所述芯片上层(1)的灌注通孔(200)；
3.根据权利要求2所述的基于多孔膜的多级代谢器官芯片，其特征在于，各所述灌注通孔(200)外部均设有储液管(400)。
4.根据权利要求3所述的基于多孔膜的多级代谢器官芯片，其特征在于，所述储液管(400)的材质为玻璃或高分子聚合材料。
5.根据权利要求2所述的基于多孔膜的多级代谢器官芯片，其特征在于，所述代谢腔室(300)的一端设有传输口；所述传输口与所述上流体通道(100)的一端所对应的灌注通孔(200)在芯片上层(1)的投影重叠。
6.根据权利要求1所述的基于多孔膜的多级代谢器官芯...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐祎春，苏军，岳涛，韩峻松，周佳菁，公一，汪加豪，张晓娜，姜宁，庞盼盼，
申请(专利权)人：上海生物芯片有限公司，
类型：发明
国别省市：
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