本申請涉及器官芯片領域，具體涉及一種膜和制備方法及其器官芯片。

背景技術：

1、器官芯片技術代表了生物醫(yī)學工程領域的前沿創(chuàng)新，它通過微流控平臺和精密工程設計，能夠模擬人體器官的生理功能和細胞間微環(huán)境，旨在提供一個更準確的生理相關的人體器官模型。

2、在器官芯片技術中，基底膜扮演著至關重要的角色?；啄な羌毎饣|的一種特殊形式，它位于上皮細胞和結締組織之間，不僅提供物理支撐，還調節(jié)細胞行為，如細胞黏附、遷移和分化。目前，在器官芯片中，常用的基底膜包括有機材料和生物膜兩種，有機材料膜機械強度高，在力學加載過程中容易發(fā)生塑性變形，同時其表面特性與人體組織差異性較大，不利于細胞貼附生長；天然水凝膠材料在機械強度及生物相容性方面與人體組織近似度較高，但其柔軟特性及天然的溶脹收縮特性使其難以被精確加工利用。

3、因此，如何提供一種具備較高的機械強度和較好的生物相容性的膜是器官芯片領域需要解決的技術問題。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請?zhí)岢隽艘环N膜和制備方法及其器官芯片。

2、根據(jù)本申請的第一個方面，提出了一種膜，該膜包括：基底層，該基底層具有貫通兩側表面的孔隙結構；和培養(yǎng)層，該培養(yǎng)層分別覆蓋在所述基底層的兩側表面上，用于細胞培養(yǎng)，其中：所述基底層的硬度大于所述培養(yǎng)層的硬度。

3、具體地，所述基底層的材質為聚碳酸酯、聚醚砜、聚二甲基硅氧烷、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸或聚己內酯中的至少一種。

4、具體地，所述培養(yǎng)層具有親水性，所述培養(yǎng)層為聚合物和/或生物層，優(yōu)選為生物層。

5、具體地，所述生物層為細胞外基質蛋白、多肽、明膠或親水性蛋白中的至少一種，優(yōu)選地，所述生物層為細胞外基質蛋白。

6、具體地，所述細胞外基質蛋白包括膠原蛋白和/或層纖連蛋白。

7、具體地，所述膜還包括支撐層，所述支撐層設置于所述培養(yǎng)層與所述基底層之間。

8、具體地，所述支撐層的內部和表面均具有孔隙結構。

9、具體地，所述支撐層的材質包括生物材料支撐層和/或非生物材料支撐層；優(yōu)選地，所述支撐層的材質為生物材料支撐層。

10、具體地，所述生物材料支撐層的材質為透明質酸、明膠、gelma、coma、膠原蛋白或層纖連蛋白中的至少一種；優(yōu)選地，所述支撐層的材質為gelma、coma、膠原蛋白和/或層纖連蛋白中的至少一種。

11、具體地，所述基底層的硬度范圍為10mpa-200mpa；和/或所述培養(yǎng)層的硬度范圍為10kpa-100kpa；和/或所述支撐層的硬度范圍為0.1mpa-5mpa。

12、具體地，所述基底層的厚度范圍為5μm-10μm；和/或所述培養(yǎng)層的厚度范圍為100nm-500nm；和/或所述支撐層的厚度范圍為20μm-50μm。

13、根據(jù)本申請的第二個方面，提出了一種膜的制備方法，該方法包括：將培養(yǎng)層覆蓋于基底層的兩側表面上。

14、具體地，該制備方法包括：在基底層的兩側表面覆蓋支撐層，所述支撐層的第一表面與所述基底層接觸，再將培養(yǎng)層覆蓋于所述支撐層的第二表面上，或在支撐層的第二表面覆蓋所述培養(yǎng)層，將所述支撐層的第一表面覆蓋于所述基底層的兩側表面。

15、具體地，所述支撐層為將gelma、coma、膠原蛋白和/或層纖連蛋白制備成混合溶液，經(jīng)靜電紡絲和固化后形成。

16、具體地，所述混合溶液中gelma和coma的體積濃度為5％-12％，所述混合溶液中膠原蛋白和層纖連蛋白的終濃度為1mg/ml-5mg/ml。

17、具體地，所述靜電紡絲的條件為正負壓10kv-20kv，紡絲距離10cm-15cm，左右及上下移動范圍30cm，擠出速度0.01ml/min-ml/min，針頭轉動范圍1cm-3cm，空氣濕度70％-90％。

18、具體地，所述固化包括光固化、化學固化、熱固化、酶促固化和ph固化中的一種，優(yōu)選為光固化。

19、具體地，所述光固化為紫外光固化，所述紫外光固化的曝光強度為30μw/cm2-50μw/cm2，曝光時間為10s-30s，曝光距離為0.8cm-1.2cm。

20、具體地，所述混合溶液在光引發(fā)劑的作用下紫外光固化，所述光引發(fā)劑與所述混合溶液的比例為7.5-8.5:0.5-1.5。

21、具體地，所述培養(yǎng)層為1mg/ml-5mg/ml的膠原蛋白和/或層纖連蛋白。

22、根據(jù)本申請的第三個方面，提出了一種器官芯片，所述器官芯片包括底層、中間層和頂層，所述底層和頂層至少具有一個上下對應的流體通道；所述頂層至少具有兩個入口和兩個出口；所述中間層包括細胞培養(yǎng)區(qū)和上述的膜，所述膜水平設置于所述細胞培養(yǎng)區(qū)的中間，將細胞培養(yǎng)區(qū)分隔成上層培養(yǎng)區(qū)和下層培養(yǎng)區(qū)。

23、具體地，所述器官芯片的上層培養(yǎng)區(qū)培養(yǎng)的細胞為腸上皮細胞，下層培養(yǎng)區(qū)培養(yǎng)的細胞為基質細胞和/或血管內皮細胞，或

24、所述器官芯片的上層培養(yǎng)區(qū)培養(yǎng)的細胞為肺泡上皮細胞，下層培養(yǎng)區(qū)培養(yǎng)的細胞為內皮細胞，或

25、所述器官芯片的上層培養(yǎng)區(qū)培養(yǎng)的細胞為腎小球內皮細胞和/或足細胞，下層培養(yǎng)區(qū)培養(yǎng)的細胞為腎小管上皮細胞，或

26、所述器官芯片的上層培養(yǎng)區(qū)培養(yǎng)的細胞為神經(jīng)元細胞和/或膠質細胞，下層培養(yǎng)區(qū)培養(yǎng)的細胞為血管內皮細胞、周細胞和/或星形細胞，或

27、所述器官芯片的上層培養(yǎng)區(qū)培養(yǎng)的細胞為胃上皮細胞，下層培養(yǎng)區(qū)培養(yǎng)的細胞為間質細胞和/或血管內皮細胞，或

28、所述器官芯片的上層培養(yǎng)區(qū)培養(yǎng)的細胞為心肌細胞，下層培養(yǎng)區(qū)培養(yǎng)的細胞為心內膜細胞、內皮細胞和/或間質細胞，或

29、所述器官芯片的上層培養(yǎng)區(qū)培養(yǎng)的細胞為肝細胞，下層培養(yǎng)區(qū)培養(yǎng)的細胞為內皮細胞、肝星狀細胞和/或成纖維細胞，或

30、所述器官芯片的上層培養(yǎng)區(qū)培養(yǎng)的細胞為膽管上皮細胞，下層培養(yǎng)區(qū)培養(yǎng)的細胞為血管內皮細胞和/或間質細胞，或

31、所述器官芯片的上層培養(yǎng)區(qū)培養(yǎng)的細胞為表皮細胞，下層培養(yǎng)區(qū)培養(yǎng)的細胞為成纖維細胞、內皮細胞和/或免疫細胞，或

32、所述器官芯片的上層培養(yǎng)區(qū)培養(yǎng)的細胞為睪丸支持細胞和/或精原細胞，下層培養(yǎng)區(qū)培養(yǎng)的細胞為內皮細胞。

33、本申請?zhí)岢龅哪ぃ囵B(yǎng)層的設置增加了膜的親水性，利于細胞附著，較硬的基底層可以提供更強的結構支撐，對于維持膜的完整性和穩(wěn)定性至關重要，增加了實驗的可重復性；同時，基底層的孔隙結構允許營養(yǎng)物質、氧氣、二氧化碳、信號分子或其他物質的穿過，可在膜的兩側同時培養(yǎng)不同類型或狀態(tài)的細胞，建立復雜的組織模型，為細胞或提供了類似體內的生長環(huán)境。

34、本申請的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

技術特征：

1.膜，其特征在于，該膜包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的膜，其特征在于，所述基底層(10)的材質為聚碳酸酯、聚醚砜、聚二甲基硅氧烷、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸或聚己內酯中的至少一種；

3.根據(jù)權利要求2所述的膜，其特征在于，所述生物層為細胞外基質蛋白、多肽、明膠或親水性蛋白中的至少一種，

4.根據(jù)權利要求1-3中任意一項所述的膜，其特征在于，所述膜還包括支撐層(12，12’)，所述支撐層(12，12’)設置于所述培養(yǎng)層(11，11’)與所述基底層(10)之間；

5.根據(jù)權利要求4所述的膜，其特征在于，所述支撐層(12，12’)的材質包括生物材料支撐層和/或非生物材料支撐層；

6.根據(jù)權利要求4所述的膜，其特征在于，所述基底層(10)的硬度范圍為10mpa-200mpa；和/或所述培養(yǎng)層(11，11’)的硬度范圍為10kpa-100kpa；和/或所述支撐層(12，12’)的硬度范圍為0.1mpa-5mpa；

7.膜的制備方法，其特征在于，該方法包括：將培養(yǎng)層(11，11’)覆蓋于基底層(10)的兩側表面上。

8.根據(jù)權利要求7所述的制備方法，其特征在于，該制備方法包括：

9.根據(jù)權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述支撐層(12，12’)為將gelma、coma、膠原蛋白和/或層纖連蛋白制備成混合溶液，經(jīng)靜電紡絲和固化后形成；

10.根據(jù)權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述靜電紡絲的條件為正負壓10kv-20kv，紡絲距離10cm-15cm，左右及上下移動范圍30cm，擠出速度0.01ml/min-0.4ml/min，針頭轉動范圍1cm-3cm，空氣濕度70％-90％；

11.根據(jù)權利要求7或8所述的制備方法，其特征在于，所述培養(yǎng)層(11，11’)為1mg/ml-5mg/ml的膠原蛋白和/或層纖連蛋白。

12.器官芯片，其特征在于，所述器官芯片包括底層、中間層和頂層，所述底層和頂層至少具有一個上下對應的流體通道；所述頂層至少具有兩個入口和兩個出口；所述中間層包括細胞培養(yǎng)區(qū)和權利要求1-6中任意一項所述的膜，所述膜水平設置于所述細胞培養(yǎng)區(qū)的中間，將細胞培養(yǎng)區(qū)分隔成上層培養(yǎng)區(qū)和下層培養(yǎng)區(qū)；

技術總結
本申請公開了膜和制備方法及其器官芯片，膜，該膜包括：基底層(10)，該基底層(10)具有貫通兩側表面的孔隙結構；和培養(yǎng)層(11，11’)，該培養(yǎng)層分別覆蓋在所述基底層(10)的兩側表面上，用于細胞培養(yǎng)，其中：所述基底層(10)的硬度大于所述培養(yǎng)層(11,11’)的硬度。本申請?zhí)岢龅哪?，培養(yǎng)層的設置增加了膜的親水性，利于細胞附著，較硬的基底層可以提供更強的結構支撐，對于維持膜的完整性和穩(wěn)定性至關重要，增加了實驗的可重復性；同時，基底層的孔隙結構允許營養(yǎng)物質、氧氣、二氧化碳、信號分子或其他物質的穿過，可在膜的兩側同時培養(yǎng)不同類型或狀態(tài)的細胞，建立復雜的組織模型，為細胞或提供了類似體內的生長環(huán)境。

技術研發(fā)人員：苗春光,劉亮亮,張索楠,楊慧玲,張慧雪
受保護的技術使用者：安徽駱華生物科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/30