本發(fā)明涉及類器官芯片技術(shù)與骨傳質(zhì)領(lǐng)域，特別涉及一種骨陷窩-小管類器官芯片及實驗方法。

背景技術(shù)：

1、營養(yǎng)運送和廢物排出是生物體新陳代謝的基本條件，血液循環(huán)以及淋巴循環(huán)等能夠滿足生物體生長和發(fā)育的需求，而骨組織需經(jīng)過骨陷窩-小管間隙液來實現(xiàn)物質(zhì)交換。哈弗氏管的周圍是4-20層同心圓排列的礦化骨板，骨細胞位于骨板內(nèi)或骨板間，其所占據(jù)的橢圓形小腔為骨陷窩，骨細胞突起所在的空間為骨小管，骨小管連接相鄰的骨陷窩，二者內(nèi)均含有組織液，骨細胞由此獲得養(yǎng)分。骨單位內(nèi)哈弗氏管-骨小管-骨陷窩-骨小管形成骨細胞之間物質(zhì)交換的三維空間通路，是骨內(nèi)傳質(zhì)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。因此，需要探究骨陷窩-骨小管系統(tǒng)的傳質(zhì)規(guī)律。

2、目前探究骨陷窩-骨小管系統(tǒng)傳質(zhì)規(guī)律通常采用體外實驗的方法，然而體外實驗在制作實驗樣本所使用的技術(shù)具有局限性。制作實驗樣品的過程繁瑣，在用激光共聚焦顯微鏡對樣本進行觀察時，只能觀察到有限的深度，不易于探索骨陷窩-骨小管系統(tǒng)的傳質(zhì)規(guī)律。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明意在提供一種骨陷窩-小管類器官芯片及實驗方法，解決了現(xiàn)有的體外實驗方法中實驗樣本制作過程繁瑣，且只能觀察到有限深度的問題。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種骨陷窩-小管類器官芯片，包括由透明材料制成的上蓋板和下蓋板，所述下蓋板的兩側(cè)分別開設(shè)有進液槽和出液槽，所述下蓋板上刻蝕有位于兩個進液槽之間的人工骨組織，所述人工骨組織包括六根縱向設(shè)置的哈弗氏管和多根橫向設(shè)置的福爾克曼管，所述哈弗氏管將進液槽和出液槽連通，所有的所述福爾克曼管分別連接在相鄰的兩根哈弗氏管之間，每根所述哈弗氏管的兩側(cè)均設(shè)有多個相互連通的骨陷窩和骨小管。

3、進一步的，所述哈弗氏管和福爾克曼管的寬度為40-60μm、深度為20-30μm。

4、通過上述設(shè)置，通過設(shè)置不同尺寸的微孔道來模擬小孩、青年、中年和老年的骨內(nèi)微孔道的結(jié)構(gòu)，提高了本方案實驗的準確性和真實性。

5、進一步的，所述骨小管的寬度的長為10-20μm、寬為0.2-0.6μm、深度為1-2μm。

6、進一步的，所述哈弗氏管的兩側(cè)均橫向分布有6個骨陷窩、縱向分布有16個骨陷窩。

7、進一步的，所述骨陷窩的長徑為5-10μm、短徑為4-8μm、深度為5μm。

8、進一步的，所述上蓋板采用聚二甲基硅氧烷制成，所述下蓋板為石英玻璃。

9、通過上述設(shè)置，能夠清晰觀察骨陷窩-小管中的液體流動和分布情況。

10、進一步的，所述骨陷窩-小管類器官芯片的實驗方法如下：

11、s1、將三枚類器官芯片放置在加載盒內(nèi)，加載盒內(nèi)開設(shè)有三個供類器官芯片放置的凹槽，加載盒內(nèi)還設(shè)有與同一側(cè)所有進液槽連通的積液槽，兩個所述積液槽上分別連通有設(shè)置在加載盒內(nèi)的進液管和出液管；

12、s2、所述進液管和出液管處均通過外接頭連接有乳膠管，所述乳膠管上設(shè)有用于驅(qū)動進液管和出液管內(nèi)液體流動的蠕動泵，液體內(nèi)加有熒光示蹤劑；

13、s3、通過蠕動泵控制熒光示蹤劑的灌注加載，模擬骨組織受到脈動壓力的情況，即血壓約為收縮壓120mmhg、舒張壓80mmhg，脈動頻率約為1.1hz，加載20min后停止；

14、s4、取出所述類器官芯片，將類器官芯片放在熒光顯微鏡下進行觀察，拍攝圖像，記錄實驗數(shù)據(jù)。

15、通過上述設(shè)置，流體被隔離在泵管中、可快速更換泵管、流體可逆行、可以干運轉(zhuǎn)，維修費用低等特點構(gòu)成了蠕動泵的主要競爭優(yōu)勢。

16、類器官芯片技術(shù)在研究骨陷窩-小管系統(tǒng)規(guī)律方面具有很大的潛力。類器官芯片可以模擬真實的生理環(huán)境，通過蠕動泵進行灌流加載來模擬人體體液流動從而控制實驗條件，為骨陷窩-小管系統(tǒng)規(guī)律研究提供了一種新的手段。

17、進一步的，所述蠕動泵的加載方式采用定能常流、正弦脈動流或三角波流。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方案的有益效果：

19、本方案提供了一種骨陷窩-小管類器官芯片及實驗方法，能夠解決現(xiàn)有的體外實驗方法中實驗樣本制作過程繁瑣，且只能觀察到有限深度的問題。本類器官芯片的尺寸與真實骨陷窩-小管系統(tǒng)尺寸接近，從而實現(xiàn)了較真實準確的模擬骨陷窩-小管結(jié)構(gòu)的目的；加載盒與類器官芯片均采用透明材質(zhì)，能夠清晰觀測液體的流動和分布情況；通過蠕動泵提供動力加載，可模擬體內(nèi)真實的脈動壓力，從而為后續(xù)的骨陷窩-小管系統(tǒng)的傳質(zhì)實驗提供可靠的實驗依據(jù)。

技術(shù)特征：

1.一種骨陷窩-小管類器官芯片，其特征在于：包括由透明材料制成的上蓋板和下蓋板，所述下蓋板的兩側(cè)分別開設(shè)有進液槽和出液槽，所述下蓋板上刻蝕有位于兩個進液槽之間的人工骨組織，所述人工骨組織包括六根縱向設(shè)置的哈弗氏管和多根橫向設(shè)置的福爾克曼管，所述哈弗氏管將進液槽和出液槽連通，所有的所述福爾克曼管分別連接在相鄰的兩根哈弗氏管之間，每根所述哈弗氏管的兩側(cè)均設(shè)有多個相互連通的骨陷窩和骨小管。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種骨陷窩-小管類器官芯片，其特征在于：所述哈弗氏管和福爾克曼管的寬度為40-60μm、深度為20-30μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種骨陷窩-小管類器官芯片，其特征在于：所述骨小管的寬度的長為10-20μm、寬為0.2-0.6μm、深度為1-2μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種骨陷窩-小管類器官芯片，其特征在于：所述哈弗氏管的兩側(cè)均橫向分布有6個骨陷窩、縱向分布有16個骨陷窩。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種骨陷窩-小管類器官芯片，其特征在于：所述骨陷窩的長徑為5-10μm、短徑為4-8μm、深度為5μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種骨陷窩-小管類器官芯片，其特征在于：所述上蓋板采用聚二甲基硅氧烷制成，所述下蓋板為石英玻璃。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的一種骨陷窩-小管類器官芯片，其特征在于：所述骨陷窩-小管類器官芯片的實驗方法如下：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種骨陷窩-小管類器官芯片，其特征在于：所述蠕動泵的加載方式采用定能常流、正弦脈動流或三角波流。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明專利公開了一種骨陷窩?小管類器官芯片及實驗方法，具體涉及類器官芯片技術(shù)與骨傳質(zhì)領(lǐng)域。包括由透明材料制成的上蓋板和下蓋板，所述下蓋板的兩側(cè)分別開設(shè)有進液槽和出液槽，所述下蓋板上刻蝕有位于兩個進液槽之間的人工骨組織，所述人工骨組織包括六根縱向設(shè)置的哈弗氏管和多根橫向設(shè)置的福爾克曼管，所述哈弗氏管將進液槽和出液槽連通，所有的所述福爾克曼管分別連接在相鄰的兩根哈弗氏管之間，每根所述哈弗氏管的兩側(cè)均設(shè)有多個相互連通的骨陷窩和骨小管。采用本發(fā)明技術(shù)方案解決了現(xiàn)有的體外實驗方法中實驗樣本制作過程繁瑣，且只能觀察到有限深度的問題，實現(xiàn)了對骨細胞之間傳質(zhì)規(guī)律的探究。

技術(shù)研發(fā)人員：李學進,張春秋,熊寶川,高麗蘭,王鑫
受保護的技術(shù)使用者：浣江實驗室
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6