本發(fā)明涉及器官芯片，尤其涉及一種皮膚芯片及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、微流控芯片技術(shù)和3d打印技術(shù)經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，在不同領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。微流控芯片技術(shù)起源于上世紀(jì)90年代，經(jīng)過(guò)30年的不斷發(fā)展，在化工、能源、環(huán)境及醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域都取得了顯著的成就。這一技術(shù)通過(guò)對(duì)微小液體的精準(zhǔn)操控，實(shí)現(xiàn)了微分析、混合或分離等多種功能。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，微流控芯片的研究不僅實(shí)現(xiàn)了快速、經(jīng)濟(jì)的生物化學(xué)分析，還對(duì)藥物篩選、醫(yī)學(xué)診斷以及組織修復(fù)與再生等方面帶來(lái)了巨大的推動(dòng)。

2、器官芯片技術(shù)是微流控技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用分支，它通過(guò)在微米級(jí)別的腔室中培養(yǎng)活細(xì)胞，以模擬和復(fù)制多細(xì)胞組織或器官的結(jié)構(gòu)和功能。相比傳統(tǒng)的2d細(xì)胞培養(yǎng)，器官芯片技術(shù)創(chuàng)造了一個(gè)基于微流體的培養(yǎng)系統(tǒng)，通過(guò)精準(zhǔn)控制微流體，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中生物機(jī)械力的模擬，如流體剪切力和拉伸應(yīng)力。2d細(xì)胞模型雖具有較高的可重復(fù)性，但與其他模型相比，復(fù)雜性較低。作為更復(fù)雜平臺(tái)的示例，同時(shí)考慮了基于支架的3d細(xì)胞培養(yǎng)，他可以再現(xiàn)體內(nèi)3d生理微環(huán)境更好的細(xì)胞間相互作用、改善功能和延長(zhǎng)壽命。

3、人體皮膚作為生理屏障，承擔(dān)著保護(hù)器官和組織的任務(wù)，對(duì)抗物理性、機(jī)械性、化學(xué)性和病原微生物性的侵襲。近年來(lái)，皮膚日常接觸到的化學(xué)物質(zhì)和生物制劑不斷增加，如化妝品、皮膚清潔劑、環(huán)境污染物和微生物病原體等。這些因素的增多引發(fā)了各種皮膚反應(yīng)，包括發(fā)炎、過(guò)敏等，伴隨著細(xì)菌的滋生。因此，對(duì)某些物質(zhì)的毒性和皮膚藥物的有效性進(jìn)行必要的檢測(cè)顯得至關(guān)重要。

4、搭建一款體外皮膚芯片在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中變得不可或缺，尤其在基礎(chǔ)生物學(xué)研究和敷料抗菌研究中具有重要意義。然而，當(dāng)前市場(chǎng)上的皮膚芯片多關(guān)注如何對(duì)皮膚組織更好的還原，而無(wú)法測(cè)試對(duì)皮膚組織施加刺激對(duì)細(xì)胞因子釋放的影響，從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)藥品、化妝品等施加物的篩選。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)施加物進(jìn)行篩選的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種皮膚芯片的制備方法，該制備方法通過(guò)引入微血管組織，使得藥物或其他化學(xué)刺激物施加到該皮膚芯片上時(shí)，效果通過(guò)細(xì)胞因子濃度變化量化，從而能夠?qū)κ┘游锏男ЧM(jìn)行量化評(píng)估，解決了現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)施加物篩選的問(wèn)題。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

3、一種皮膚芯片，包括芯片本體，以及設(shè)置于所述芯片本體中的微血管組織；所述芯片本體中接種有促炎巨噬細(xì)胞m1；所述微血管組織通過(guò)內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)生成。

4、本發(fā)明的另一目的在于提供一種如上所述的皮膚芯片的制備方法，包括如下步驟：

5、s1：以含成纖維細(xì)胞的生物墨水通過(guò)3d打印生成帶通路的水凝膠模型；

6、s2：將thp-1通入所述水凝膠模型的通路中，并誘導(dǎo)使其向促炎巨噬細(xì)胞m1極化，得到第一培養(yǎng)芯片；

7、s3：向所述水凝膠模型的通路中通入內(nèi)皮細(xì)胞與血管生長(zhǎng)因子，形成微血管組織，得到第二培養(yǎng)芯片；

8、s4：在所述第二培養(yǎng)芯片上接種角質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，得到皮膚芯片。

9、可選地，所述含成纖維細(xì)胞的生物墨水包括水凝膠基質(zhì)、交聯(lián)劑與成纖維細(xì)胞。

10、可選地，所述水凝膠基質(zhì)為gelma。

11、可選地，步驟s2包括：將thp-1通入所述水凝膠模型的通路中后，使用細(xì)胞因子處理所述thp-1，誘導(dǎo)使其向促炎巨噬細(xì)胞m1極化。

12、可選地，所述細(xì)胞因子選自ifn-γ、lps中的至少一種。

13、可選地，所述內(nèi)皮細(xì)胞為人類臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞。

14、本發(fā)明的再一目的在于提供一種如上所述的皮膚芯片的制備方法，包括如下步驟：

15、s01：利用pdms制備具有培養(yǎng)腔室的pdms培養(yǎng)芯片；

16、s02：向所述pdms培養(yǎng)芯片的培養(yǎng)腔室中灌注thp-1，并誘導(dǎo)使其向促炎巨噬細(xì)胞m1極化；

17、s03：向所述pdms培養(yǎng)芯片的培養(yǎng)腔室中通入內(nèi)皮細(xì)胞，形成微血管組織；

18、s04：向所述pdms培養(yǎng)芯片的培養(yǎng)腔室中通入成纖維細(xì)胞，培養(yǎng)成真皮層；

19、s05：向所述pdms培養(yǎng)芯片的培養(yǎng)腔室中通入角質(zhì)細(xì)胞，以形成類皮膚組織，得到皮膚芯片。

20、本發(fā)明的再一目的在于提供一種如上所述的皮膚芯片在藥物篩選與化妝品篩選領(lǐng)域的應(yīng)用。

21、本發(fā)明的有益效果是：

22、本發(fā)明提供的皮膚芯片，通過(guò)引入促炎巨噬細(xì)胞m1與微血管組織，能夠模擬人體皮膚炎癥；當(dāng)藥物或其他化學(xué)刺激物施加到該皮膚芯片上時(shí)，藥物效果能夠由細(xì)胞因子濃度變化量化，從而通過(guò)快速監(jiān)測(cè)細(xì)胞因子濃度的變化，能夠?qū)λ幬锘蚧瘖y品的效果進(jìn)行量化評(píng)估，實(shí)現(xiàn)對(duì)施加物的篩選。

技術(shù)特征：

1.一種皮膚芯片，其特征在于，包括芯片本體，以及設(shè)置于所述芯片本體中的微血管組織；所述芯片本體中接種有促炎巨噬細(xì)胞m1；所述微血管組織通過(guò)內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)生成。

2.一種如權(quán)利要求1所述的皮膚芯片的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

3.如權(quán)利要求2所述的皮膚芯片的制備方法，其特征在于，所述含成纖維細(xì)胞的生物墨水包括水凝膠基質(zhì)、交聯(lián)劑與成纖維細(xì)胞。

4.如權(quán)利要求3所述的皮膚芯片的制備方法，其特征在于，所述水凝膠基質(zhì)為gelma。

5.如權(quán)利要求2所述的皮膚芯片的制備方法，其特征在于，步驟s2包括：將thp-1通入所述水凝膠模型的通路中后，使用細(xì)胞因子處理所述thp-1，誘導(dǎo)使其向促炎巨噬細(xì)胞m1極化。

6.如權(quán)利要求5所述的皮膚芯片的制備方法，其特征在于，所述細(xì)胞因子選自ifn-γ、lps中的至少一種。

7.如權(quán)利要求2所述的皮膚芯片的制備方法，其特征在于，所述內(nèi)皮細(xì)胞為人類臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞。

8.如權(quán)利要求1所述的皮膚芯片的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

9.一種如權(quán)利要求1所述的皮膚芯片在藥物篩選與化妝品篩選領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及器官芯片技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種皮膚芯片及其制備方法與應(yīng)用，所述皮膚芯片包括芯片本體，以及設(shè)置于所述芯片本體中的微血管組織；所述芯片本體中接種有促炎巨噬細(xì)胞M1；所述微血管組織通過(guò)內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)生成。本發(fā)明提供的皮膚芯片，通過(guò)引入促炎巨噬細(xì)胞M1與微血管組織，能夠模擬人體皮膚炎癥；當(dāng)藥物或其他化學(xué)刺激物施加到該皮膚芯片上時(shí)，藥物效果能夠由細(xì)胞因子濃度變化量化，從而通過(guò)快速監(jiān)測(cè)細(xì)胞因子濃度的變化，能夠?qū)λ幬锘蚧瘖y品的效果進(jìn)行量化評(píng)估，實(shí)現(xiàn)對(duì)施加物的篩選。

技術(shù)研發(fā)人員：呂智,張洪波,屠一棟,殷瑞雪,吳彪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華東理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/18