技术摘要：
本发明属于器官芯片领域，具体公开了一种类器官灌流培养芯片及其使用方法，所述芯片含有一个可灌流的腔室（100），所述腔室（100）设有一组流体的出入口（101）；所述腔室（100）分为微孔和微柱两层，腔室微孔层（110）为实心结构，并在其中开设有阵列结构的微孔（102  全部
背景技术：
随着细胞生物学与类器官技术的发展，细胞三维培养技术正逐渐取代传统二维细 胞培养技术。目前，多种类型的细胞都有较强的自组装能力，比如多潜能干细胞、肿瘤细胞、 组织细胞等。三维细胞球是由多种细胞自组装形成的三维聚集体，更接近体内组织细胞的 结构形态并且更有利于其功能机制的研究。因此，三维细胞球可以被用于众多生物学以及 生物医学领域的研究中，例如：发育学、病理学、药理学、癌症治疗等。 现有三维细胞聚集培养方法主要有悬滴法、悬浮培养、液滴法等，通过这些方法制 备的细胞球的可控性与重复性较差。相比之下，通过具有凹陷结构的芯片进行细胞聚集培 养可以实现高通量以及较高的可控性与重复性。然而目前要对类器官进行灌流培养，还需 要将凹槽内形成的细胞球取出，再放置到另一个芯片或低黏附的培养皿内，增加了操作的 复杂程度，例如：需要在显微镜下对类器官进行分离、挑选、转移。同时难以满足高通量的需 求。
技术实现要素：
针对以上不足，本发明公开了一种类器官灌流培养芯片及其使用方法，所述器官 芯片为微孔和微柱两层的结构，该芯片微孔层内设有阵列结构的微孔，可以满足高通量的 类器官制备，同时芯片微柱层设有的微柱结构之间可以形成相对独立的空间，将芯片翻转 后，微孔层微孔内形成的类器官可以进入微柱层中对应的相对独立空间，而微柱之间的间 隙可以满足灌流培养时的营养物质交换，同时可以排除代谢废物、凋亡的细胞以及细胞碎 片等。 本发明的技术方案如下： 一种类器官灌流培养芯片，所述芯片含有一个可灌流的腔室，所述腔室设有一组流体 的出入口；所述腔室分为微孔和微柱层，腔室微孔层为实心结构，并在其中开设有阵列结构 的微孔，在每个微孔的周围至少设有3个微柱，所述微柱凸出微孔的表面，形成带有空隙的 腔室微柱层；所述腔室微柱层的微柱之间形成可互通的独立空间；所述出入口连通所述腔 室微柱层。 进一步的，上述一种类器官灌流培养芯片，所述芯片的微孔层顶部设有一组连接 出入口的储液池；所述储液池可以配有一组盖子；所述盖子内设有一组与出入口连通的流 体通道，所述微柱层底面采用可逆封接。 进一步的，上述一种类器官灌流培养芯片，所述腔室的横截面选自但不限定于圆 形、椭圆形、正方形和长方形；所述腔室的横截面的半径或者对角线长度为1-100mm；所述室 的高度为0.6-2mm。 进一步的，上述一种类器官灌流培养芯片，所述储液池为圆柱形结构，体积为50- 4 CN 111548939 A 说　明　书 2/5 页 500微升；所述盖子与所述储液池的内径相匹配，可以对储液池进行密封；所述盖子内通道 外侧为鲁尔接头或宝塔样接头。 进一步的，上述一种类器官灌流培养芯片，所述微孔的开口为正方形或圆形；当开 口为正方形时，正方形的边长为200-800微米；当开口为圆形时，圆形的直径为200-800微 米。 进一步的，上述一种类器官灌流培养芯片，所述微孔的侧壁为垂直或倾斜的；所述 微孔底部为平面结构或“U”型结构。 进一步的，上述一种类器官灌流培养芯片，述微孔的深度为200-600微米。 进一步的，上述一种类器官灌流培养芯片，所述微柱为圆柱结构，所述圆柱结构的 底面直径为300-1200微米，高度为300-1500微米。 进一步的，上述一种类器官灌流培养芯片，所述圆柱之间的间隙距离为50-250微 米。 进一步的，上述一种类器官灌流培养芯片，所述芯片的制造材料选自PC、PS、PMMA、 PET中的一种或多种。 进一步的，上述类器官灌流培养芯片的使用方法，包括以下步骤：a.将所述的类器 官灌流培养芯片进行灭菌处理，灭菌方法包括但不限于以下方法：酒精、紫外线或气体灭 菌； b.将盖子安装到储液池上，并将含有微孔的腔室微孔层朝下，将含有一定浓度的细胞 悬液从盖子上的流体通道注入，再通过出入口进入腔室内，轻轻摇晃使细胞悬液均匀分布 在腔室内，最后封死盖子上的流体通道； c.通过离心或静止的方法使细胞沉降到微孔内，再放置到培养箱内培养12-48小时，使 聚集在微孔底部的细胞形成细胞球；本过程为静态培养，如需更换培养基，可以通过盖子上 流体通道进行更换； d.待细胞球形成后，将芯片翻转，使微孔内的细胞球掉落在由所在微孔周围的微柱所 围成的独立空间； e.将流体操控单元与所述芯片盖子上的流体通道进行连接，并开始所需的灌流培养； 所述流体操控单元包括但不限于注射泵、蠕动泵和压力泵；也可在芯片翻转后移除盖子，并 将一定量的培养基加入到所述的储液池中，再将芯片放置在摇板上进行培养，摇板的摆动 角度为5-15°； f.  待培养结束后，如果需要对芯片内的细胞进行后续测试，可以移除微柱层的底面结 构，将芯片内的细胞球200取出。 根据以上技术方案可知，本发明至少有以下有益效果：本发明公开的类器官灌流 培养芯片分为微孔和微柱两层的结构，该芯片微孔层内设有阵列结构的微孔，可以满足高 通量的类器官制备，同时芯片微柱层设有的微柱结构之间可以形成相对独立的空间，将芯 片翻转后，微孔层微孔内形成的类器官可以进入微柱层中对应的相对独立空间，而微柱之 间的间隙可以满足灌流培养时的营养物质交换，同时可以排除代谢废物、凋亡的细胞以及 细胞碎片等，；本发明可以在芯片内实现三维细胞球的制备以及动态培养，简化了类器官实 验中一些操作步骤，进一步的该芯片可以同时制备几百至几千个三维细胞球，可以实现高 通量的类器官制备和培养的需求，芯片内形成的类器官可以应用于生物医学、发育学、新药 5 CN 111548939 A 说　明　书 3/5 页 研发、毒理学等领域的研究工作。 附图说明 附图1为本发明所述类器官灌流培养芯片内部结构的俯视示意图； 附图2为本发明所述类器官灌流培养芯片内部结构的侧视示意图； 附图3为本发明所述类器官灌流培养芯片外部的侧视示意图； 附图4为本发明所述类器官灌流培养芯片外部的侧视示意图； 附图5为本发明所述芯片使用方法的俯视示意图； 附图6为本发明所述芯片使用方法的侧视示意图； 附图7为本发明所述的类器官灌流培养芯片内形成的多潜能干细胞细胞球的实物图； 其中：100腔室、101出入口、102微孔、103微柱、104独立空间、105储液池、106盖子、107 流体通道、110腔室微孔层、120腔室微柱层、200细胞球。