CN116333881A - 一种三通道器官芯片及其应用和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三通道器官芯片，三通道器官芯片包括盖体和基体，盖体设有气体通道，所述基体设有多个细胞培养孔和多条培液通道；气体通道与所述细胞培养孔流体连通，且所述气体通道和/或所述培液通道内的流体在外力推动下保持流动。本申请的三通道器官芯片引入流体可流动的气体通道和培液通道，使得芯片内形成流动的气液体环境，能够为芯片上培养的细胞提供气体和液体剪切力，增加细胞能够接受外界刺激因子的复杂度，从而充分模拟肿瘤在体环境。另外，设置多组培养单元，可实现在一块芯片上同时进行不同培养项目，从而提高检测通量，实现多组分的肺癌相关细胞共培养并同时进行不同组分的培液灌流，更加适用于建立精准、高效的体外药物筛选平台。

Description

一种三通道器官芯片及其应用和使用方法

技术领域

本发明涉及3D肿瘤细胞培养芯片技术领域，特别是涉及一种三通道器官芯片及其应用和使用方法。

背景技术

在各类恶性肿瘤中，肺癌始终占据发病率和致死率的第一位，是严重危害人类健康一大杀手。临床上常常采取外科手术、传统化疗的手段来对病人进行治疗；近年来，新药不断涌现，肿瘤免疫疗法的运用也大大拓宽了患者的用药范围，但手术和化疗的作用范围是有限的，现有的靶向药物也无法覆盖所有患者，这导致了临床上肺癌患者的五年生存率始终不足20％。因此，在抗肺癌新药开发领域持续发力具有非常实际的临床意义和经济价值。

2D细胞培养是研究疾病发生发展规律和药物早期研究的重要实验手段，但这种单一、平面的细胞培养模式使得细胞失去了原有在体环境中与其它细胞和细胞外基质的相互作用，细胞丧失这些胞外信息传递模式后，其原本的状态和基因表达模式也发生了巨大改变，因此，细胞实验中得到的阳性数据在进行体内实验验证后常常无法得到理想的结果；而动物实验结果尽管更为可靠一些，但实验动物特别是非人灵长类大动物实验成本往往非常高昂，近年来，多国政府管理机构对动物福利和伦理提出了更高要求，也极大地阻碍了动物实验的开展，更为重要的是，小鼠甚至灵长类的猴子的生理环境也不是完全近似人体的，也会导致体外和体内实验结果存在巨大差异，因此，开发一个能更好地模拟人体环境的体外实验平台是非常有必要的。

而3D培养技术就是整合了多类型细胞及细胞外基质的复杂体外细胞培养手段，能够极大地丰富体外培养过程中细胞可接受的外界刺激因子的种类，因此可以更为真实地反映人体内环境。在此基础上，将3D培养体系搭载在可自动控制的微流控芯片上形成的工作平台被称为器官芯片，有望取代传统细胞培养，成为后续药物研发过程中主要的细胞实验形式。

已有的肺器官芯片往往存在通量偏低、无法很好地模拟体内环境等问题，本申请的目的在于提供一种搭载3D肿瘤微球体培养体系并在此基础上能够充分模拟肿瘤在体环境的基于微流控系统对的高通量肺癌器官芯片。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种三通道器官芯片，可以搭载3D肿瘤微球体培养体系并在此基础上充分模拟肿瘤在体环境。本发明其他目的还在于：1)通过置多组检测通道，提高检测通量，实现在一块芯片上同时进行不同培养项目，例如能够在一块芯片上实现不同药物对肿瘤细胞的抑制效果检测；2)结合微流控技术，使细胞培养实现自动化控制以提高实验效率。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过包括如下技术方案实现的。

本发明第一方面提供一种三通道器官芯片，所述三通道器官芯片包括盖体和基体，所述盖体包含气体通道，所述基体设有多个细胞培养孔和多条培液通道；所述气体通道与所述细胞培养孔流体连通，优选气体通道与所述细胞培养孔直接流体连通，且所述气体通道和所述培液通道内的流体在外力推动下保持流动。通过向芯片中引入气体通道和培液通道，且气体通道和培液通道均可通过外接驱动泵形成流动的环境，能够实现多组分的肺癌相关细胞共培养，从而能够充分模拟肿瘤在体环境。

在一些优选实施方案中，所述细胞培养孔与所述培液通道的连通处设有多孔间隔膜，多孔间隔膜起到间隔的作用，目的在于限制细胞培养孔内的细胞进入培液通道，而多孔的存在使此处形成一个液体交换平面，可以使液体、小分子和一些生物大分子透过。

在一些优选实施方案中，所述多孔间隔膜的上层膜表面设置低细胞粘附层，所述低细胞粘附层的材料为仿细胞外基质成分；优选的，所述阻细胞层的材料为基质胶。用于降低该附着表面的亲细胞性。阻细胞层的形成方式为，在4℃操作环境下将基质胶用微量移液器滴加到孔底，然后转移到37℃环境中静置10分钟形成阻细胞层。

在一些优选实施方案中，所述多个细胞培养孔呈多排排列，且每排所述细胞培养孔的下方设有一条培液通道；各所述细胞培养孔不连通，各所述培液通道不连通。即每排细胞培养孔和其对应的培液通道形成一个相对独立且封闭的培养单元，因而能够实现在同一块芯片上同时检测不同药物抑制肿瘤细胞生长能力的目的。

在一些优选实施例方案中，所述盖体设有至少两个通气孔，优选的通气孔凸出盖体，即凸出盖体形成一段外接管，各所述通气孔是所述气体通道流体进出的出入口，且各所述通气孔用于外接通气管路，通气管路与驱动泵连通。所述盖体上设有多个培液灌输口，各所述培液通道至少对应两个所述培液灌输口，且各所述培液通道的两端分别与两个所述培液灌输口流体连通。优选的，所述培液通道包括长通道、设于所述长通道两端的上行通道；所述长通道位于所述细胞培养孔的下方；所述上行通道一端连通所述长通道，另一端凸出所述基体并形成培液通道外接口，所述培液通道外接口用于外接通液管路。更具体的，各所述培液通道对应两个所述盖体上的培液灌输口和基体上的培液通道外接口，基体上的培液通道外接口与通液管路和驱动泵连通，从而实现流体的自动控制。优选的，通过各通气孔、培液灌输口、培液通道外接口外接驱动泵及流体管路的连接方式实现闭环的单向流动模式。单向流动方式如何形成本领域技术人员已知，例如沿着某一方向依次设置一个进口和一个出口，进口和出口分别外接驱动泵即可。

本发明第二方面提供一种三通道器官芯片系统，包括上述三通道器官芯片和驱动泵。

本发明第三方面提供一种所述的三通道器官芯片或系统在研究候选抗肿瘤药物对肺癌细胞的杀伤作用中的使用方法，包括如下步骤：

1)获取肺肿瘤微球体；优选的，所述肺肿瘤微球体由人肺癌细胞和人呼吸道上皮细胞混合培养获得；更优选的，所述接种在芯片中的肿瘤微球体的直径应大于300μM；

2)制备内皮细胞悬液；优选的，所述细胞悬液中包含人血管内皮细胞；

3)将步骤2)的细胞悬液注入所述培液通道，封闭静置培养；

4)所述培液通道内的细胞贴壁并长满培液通道内表面后，将步骤1)的所述肺肿瘤微球体和细胞培养液注入细胞培养孔；

5)封闭三通道器官芯片后，通过外接驱动泵分别使所述培液通道和气体通道内的流体流通进行培养。

优选的，步骤4)所述培液通道内的细胞贴壁并开始增殖后，先在向细胞培养孔21底铺一层基质胶并固化，然后将培养好的肿瘤微球体和培液一起接入培养孔中。值得说明的是，基质胶优选在此步骤中加入，过早加入不利于长期储存。

值得说明的，是本发明所述的三通道器官芯片，三通道分别是指芯片内流动的空气形成的气体通道11、细胞培养孔21排列成的癌细胞通道和培液通道22(含内皮细胞)，至少可包含3种不同类型的细胞在芯片中进行共培养。

如上所述，本发明的三通道器官芯片，主要具有以下有益效果：

1)本申请的三通道器官芯片引入流体可流动的气体通道和培液通道，能够为芯片上培养的细胞提供气体和液体剪切力，增加细胞可接受的外界刺激因子的复杂度，从而充分模拟肿瘤在体环境。

2)本申请的三通道器官芯片通过设置多个相对独立且封闭的培养单元，能够实现在同一块芯片上同时检测不同药物抑制肿瘤细胞生长的能力。

3)本申请的三通道器官芯片通过外接驱动泵，实现细胞培养的自动化控制，以达到提高工作效率的目的。

4)除了肿瘤细胞、上皮细胞和血管内皮细胞外，本体系还可以引入免疫细胞、成纤维细胞等成分，来增加芯片上的细胞复杂度。

附图说明

图1显示为本发明的三通道芯片的整体结构示意图。

图2显示为本发明的三通道芯片的侧视示意图。

图3显示为本发明的三通道芯片的侧视示意图。

图4显示为本发明的三通道芯片的基体的俯视示意图

图1～图4中附图标记如下：

1 盖体

11 气体通道

111 腔底

12 通气孔

13 培液灌输口

2 基体

21 细胞培养孔

22 培液通道

221 长通道

222 上行通道

223 培液通道外接口

23 多孔间隔膜

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所述内容了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所述内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

如图1-4所示，本发明提供三通道器官芯片，三通道器官芯片包括盖体1和基体2，盖体1设有气体通道11和通气孔12，基体2设有多个细胞培养孔21和多条培液通道22。另外，气体通道11与细胞培养孔21流体直接连通，且气体通道11和培液通道22内的流体在外力推动下保持流动。培液通道22是培液流动和血管内皮细胞生存的主要场所，细胞培养孔21用于接种3D肿瘤细胞微球体和实验结束后取出培液进行检测，通气孔12可用于通入空气和使气体离开，从而在芯片内部形成流动的气体层。本申请通过向芯片中引入气体通道11和培液通道22，且气体通道11和培液通道22均可通过外接驱动泵形成流动的气、液体环境，能够实现多组分的肺癌相关细胞共培养并同时进行不同组分的培液灌流，从而能够充分模拟肿瘤在体环境。一般的，通过在盖体上设置用于通气和通液的通孔分别与气体通道11和培液通道22连通，通过外接泵提供驱动力在芯片内部形成一个闭环的单向流动系统。

在一具体实施例中，三通道器官芯片的材料为透明材料；具体的，盖体1和所述基体2的材料为高分子聚合材料；更具体的，盖体1和/基体2的材料选自聚苯乙烯或聚乙烯。

在一具体实施例中，如图2所示，盖体1设有至少两个通气孔12，各通气孔12与气体通道11流体连通，且各通气孔12设置一段外接管(该外接管凸出盖体1设置)或直接外接通气管路。优选的，通气孔12处的外接管与盖体1一体成型，需要提供外力驱动时，将外接管外接通气管路并与驱动泵连接，形成流动系统，优选为单向流动系统。另外，盖体1上设有多个培液灌输口13，各所述培液通道22至少对应两个所述培液灌输口13，且各所述培液通道22的两端分别与两个所述培液灌输口13流体连通。具体的，所述培液通道包括长通道221、设于长通道211两端的上行通道222，所述长通道211位于细胞培养孔21的下方，所述上行通道222一端连通长通道221，另一端凸出基体2并形成培液通道外接口223，所述培液通道外接口223用于外接通液管路。具体的，各所述基体2上的培液通道外接口223用于外接通液管路，即通液管路通过培液灌输口13后与培液通道外接口223连通，需要提供外力驱动时，通液管路与驱动泵连接，形成流动系统，优选为单向流动系统。

在一具体实施例中，如图2和图3所示，盖体1与所述基体2可拆卸连接，盖体1与基体2可拆卸连接方式为滑动连接、插接、螺纹连接或卡扣连接。例如，盖体1包括顶部盖体和四周连接部，所述四周连接部与基体2可拆卸连接，盖体1与基体2连接状态下形成空腔部，所述空腔部形成，所述空腔部形成所述气体通道11。更具体的，盖体1与所述基体2连接状态下，所述空腔部远离所述基体2一侧的腔底111至所述细胞培养孔21的孔顶所在平面的垂直距离为9-12mm，可选9-10mm，10-11mm，11-12mm。保持特定的腔底111与细胞培养孔21的距离，以使得盖体下形成气体通道11。

在一些优选实施例中，细胞培养孔21与培液通道22的连通处设有多孔间隔膜23，通过多孔间隔膜23分隔细胞培养孔21和培液通道22。优选的，多孔间隔膜上的孔径为0.4～5μM，这个范围内的孔径能够使得液体、小分子、生物大分子自由透过，但对细胞具有一定的限制性。在膜的材质可支持细胞生长、孔大小不会使得细胞从细胞培养孔21漏至培液通道22内这两个条件满足的情况下，实验者可根据自身需求，对孔径大小和膜的材质进行自定义。一般的，多孔间隔膜23的材料为具有多孔的高分子聚合材料；具体的，所述多孔间隔膜23的材料选自聚苯乙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯或聚对苯二甲酸丁二酯中的至少一种。

如图2所示，本发明通过在细胞培养孔21和培液通道22的连通处设置多孔间隔膜23，确保培液通道内的液体能扩散到细胞培养孔中，实现液体交换，并且将肿瘤细胞(正常上皮细胞)和血管内皮细胞分隔在了两个相对独立又互有联系的空间中生长，该体系中还可另外再引入循环免疫细胞，能够更好地模拟肿瘤在人体内的微环境以及其他组分的细胞与肿瘤细胞的相互作用。

在一些优选实施例中，多孔间隔膜23的膜表面设置低细胞粘附层；具体的，所述低细胞粘附层的材料为仿细胞外基质成分；更具体的，所述阻细胞层的材料为基质胶。具体的，以PET膜作为例，在PET膜上包被一层模仿细胞外基质成分的基质胶，可以使肿瘤微球体在接种进细胞培养孔21后维持其原有形态。

在一些优选实施例中，如图4所示，多个细胞培养孔21呈多排排列，且每排所述细胞培养孔21的底部设有一条培液通道22。具体的，各细胞培养孔21不连通，各培液通道22不连通。更具体的，可以在细胞培养孔的底部开设多孔形成间隔多孔间隔膜，或者细胞培养孔21呈贯穿通孔，细胞培养孔21的孔底设置至少一层所述多孔间隔膜23。具体解释来说，每排贯穿设置细胞培养孔、位于其下方的多孔间隔膜23和位于其下方的一条培液通道22形成一个相对封闭的培养单元，可以通过设置多个如上的培养单元来提高通量、实现多种不同组分的培液同时进行细胞培养。

实施例2

如图2、3和4所示，盖体1上设有2个凸出盖体1的通气孔12和8个培液灌输口13，每个通气孔12和培液灌输口13都配有硅胶塞。基体2设有24个细胞培养孔21和4条培液通道22。每条培液通道22包含一条与细胞培养孔21横截面直径等宽的长通道221、两端的上行通道222和培液通道外接口223。所述细胞培养孔21中可以接种肿瘤微球体(含肿瘤细胞、上皮细胞)和免疫细胞，培液通道22中可以接种血管内皮细胞、成纤维细胞，从而形成一个多组分的3D细胞培养体系。培液通道22和细胞培养孔21的相对独立可以确保芯片同时灌流至多四种成分不同的培液。再具体的，盖体1与所述基体2可拆卸连接，盖体1包括四周连接部和空腔部，所述四周连接部与基体2可拆卸连接，盖体1与基体2连接状态下，所述空腔部形成所述气体通道11，是一个单向流动的空气层。

具体的，所述芯片的2个通气孔连通气体管道后，能够使得气体流入/流出，以便在芯片内部形成流动的空气层；8个培液灌输口13是培液通道外接口223外接的通液管路经过的位置，通液管路连通驱动泵后在芯片内部形成流动的液体环境。芯片在未使用时，盖体1上的通气孔12和培液灌输口13均配有硅胶塞以隔绝外部环境，芯片使用时，硅胶塞打开，并保存以便实验结束后重新装回到芯片上，实现反复利用。

更具体的，芯片的尺寸近似于传统24孔细胞培养板，更具体的，基体2设有24个细胞培养孔21和4条培液通道22，24个细胞培养孔21按照6x 4的排列模式排列在基体2上，细胞培养孔21的上部开口用于接种3D细胞培养体系和实验结束后取出细胞/培液做检测，每1条培液通道22位于6个细胞培养孔21的正下方，与细胞培养孔21直径等宽。每条培液通道22的两侧均有与芯片长轴平行的长通道221、向上的上行通道222和培液通道外接口223，培液通道外接口223可以连接通液管路，使得培液经一侧流入后再流出。细胞培养孔21呈贯穿孔，下部开口设置多孔间隔膜，或者直接细胞培养孔21的底壁直接制备成多孔间隔膜，多孔间隔膜使细胞培养孔21和培液通道22之间形成液体交换平面，使得液体在细胞培养孔21和培液通道22之间可以自由交换。

更具体的，如图4所示，每一排为6个细胞培养孔21、每一列为4个细胞培养孔21，细胞培养孔21横截面为正圆形，直径为：7～9mm，深度为：10～12mm，每一排两个孔横截面圆心之间的间距为：15～18mm，每一列两个孔横截面圆心之间的间距为：20～24mm；细胞培养孔21的孔底为平面，制造材料为多孔的高分子聚合材料，以便于液体在细胞培养孔21和培液通道22之间自由流动，细胞培养孔21的孔顶向上开口，以便于接种肿瘤3D培养体系和后续取出培液进行检测，细胞培养孔中的液面高度应该不超过孔高度的1/2。基体2的最下侧底板厚度为：1mm～5mm。

更具体的，培液通道22横截面为长方形，长度与细胞培养孔直径相同，宽度为：3～5mm，整个通道长度为：110mm。其中，完全位于6个细胞培养孔21正下方的通道部分宽度一致，为10mm；这两端各自向芯片短轴延伸出共10mm左右，宽度逐渐收缩，至通道最两端垂直向上延伸成上行通道222，横截面呈圆形，直径为：3～5mm，继续延伸形成圆形的开口；具体的，上行通道222一端连通长通道221，另一端凸出基体2形成培液通道外接口223，培液通道外接口223长度为：3～5mm，用于连接通液管路，以便于芯片内部形成流动的液体环境。培液通道22的顶部与细胞培养孔相连的一面为多孔间隔膜，便于进行液体交换。当芯片工作时，培液通道内液体的流动方向是单向的。

更具体的，芯片的长宽高尺寸为：127mm x 85mm x 27mm，除多孔间隔膜23外，芯片整体采用聚苯乙烯(PS)或聚乙烯(PE)材料制造，适宜进行细胞培养，成品为全透明外观，便于进行显微镜观察。可拆卸的盖体1其长宽高尺寸为：127mm x 85mm x 27mm，扣合盖体1后，盖体1的内表面到培养层表面的垂直高度为：9～12mm；盖体1上带有2个正圆形的凸出盖体1的通气孔12，直径为：5～8mm，通气孔12横截面的圆心位于盖体1的中轴上，两个通气孔12的圆心的间距为：40～45mm，每个圆心距盖体短轴的距离为：41～43.5mm，距盖体长轴的距离为：42.5mm，通气孔12向上带有与盖体1固定的外接口，长度为：8～12mm，该通气孔12可以连接通气管路；此外，盖体1的短轴两侧还各有4个培液灌输口13，培液灌输口13不需设置外接管，培液灌输口13用于使通液管路通过。为防止污染，芯片上所有的孔洞在未使用的时候均由硅胶塞塞住，使用时才打开。

更具体的，芯片盖体1上的培液灌输口13和基体2上的上行管路222和培液通道外接口223是一一对应的，但盖体1上培液灌输口13的孔径略大于基体2的培液通道外接口223，通液管路穿过时能正好卡住整个孔，从而使得芯片内部形成相对封闭的空间。

实施例3

上述实施方案所述的三通道器官芯片的对应系统，包括上述所述的三通道器官芯片三通道器官芯片和驱动泵，所述驱动泵用于为气体通道和培液通道内的流体提供动力，能够实现芯片上细胞培养的自动化控制，驱动泵的型号根据需要进行选择或定制，这里不做限制。

实施例4

如实施例1或实施例2所述的三通道器官芯片或实施例3所述的系统的使用方法为：

在芯片正式使用之前，首先将人肺癌细胞和人正常呼吸道上皮细胞按照2:1的比例混合接种，培养3-7天形成肿瘤微球体；同时，培养人血管内皮细胞并制备细胞悬液备用；接下来，打开芯片的盖体1上一侧培液灌输口13的硅胶盖(硅胶盖取下后要专门保存)，在这一侧基体2短轴的培液通道外接口223处将内皮细胞悬液缓慢地注入培液通道22中直至通道内充满细胞悬液，随后盖上硅胶盖进行封闭、静置培养，每隔两天打开硅胶盖更换一次培液，待内皮细胞贴壁并增殖至通道内壁贴满后，打开所有硅胶盖(硅胶盖取下后继续保存)并再次换上新的培液，同时，将直径大于300μM的肿瘤微球体从原来的孔板中取出，连同培液一起转移到细胞培养孔21中；随后连通培液通道22和通气孔12的通液、通气管路，安装好盖体1，将管路与驱动泵相连；最后打开泵，使得芯片内的流体流动起来。

具体的，

1)未使用时，芯片的盖体1与基体2扣合在一起，盖体1上所有的孔均由硅胶塞塞住，芯片内部是洁净无菌的环境。

2)当芯片使用时，首先，打开盖体1上一侧培液灌输口13的硅胶塞，使用5ml带针注射器将预先制备好的内皮细胞悬液从基体2一侧的培液通道外接口223中缓慢地、逐滴加入培液通道22中至通道内部充满培液(培液的高度控制在上行通道222以下，即上行通道222中无培液)，随后扣好盖体1做静置培养，每2-3天观察一次并更换培液；至内皮细胞基本长满后，打开盖体1并拆除所有硅胶塞(硅胶塞保存好)，向细胞培养孔21底铺一层基质胶并固化。然后将培养好的肿瘤微球体和培液一起接入培养孔中，再将培液通道22中的液体全部移除，接通所有通液、通气管道并组装好芯片整体，最后连通外接的驱动泵，使液体和气体在芯片中流动起来。

具体的，所述芯片在实际使用时，多个培养单元可以不同时使用，可以灌注成分不同的培液。使用过的培液单独收集以备后续检测用。

3)所述芯片在培养过程中可通过正置显微镜进行观察和拍照。

4)芯片在培养结束后，其使用后检测手段有以下几种：a)待培养结束后，将芯片置于显微镜下进行观察并测定肿瘤微球体的直径；b)待培养结束后，移除细胞培养孔21中原有的培液，检测单个肿瘤微球体中的ATP含量进而判定细胞活力。c)其他方法：待培养结束后，直接从细胞培养孔21中取出培液，根据实验需求检测特定指标(细胞因子、其他外分泌蛋白等，检测指标不作特定要求)。如有其他检测方式，可根须实际需求自行添加。

5)当实验结束后，培液可直接移除，粘附在芯片上的细胞可通过胰蛋白酶消化而移除，最后芯片整体可通过电子束辐照(如γ射线)的方式进行彻底灭菌并重复使用(建议重复使用次数控制在3次及以内)。

另外，所述芯片在进行实验时，如需要添加免疫细胞，可在内皮细胞长满、肿瘤微球体接种的同时，与培液一起被加入到芯片上进行共同培养，细胞培养孔21和培液通道22中均可添加免疫细胞，在培养结束后，免疫细胞可进行独立的相关指标检测。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种三通道器官芯片，其特征在于，所述三通道器官芯片包括盖体(1)和基体(2)，所述盖体(1)包含气体通道(11)，所述基体(2)设有多个细胞培养孔(21)和多条培液通道(22)；

所述气体通道(11)与所述细胞培养孔(21)流体连通，且所述气体通道(11)和所述培液通道(22)内的流体在外力推动下保持流动。

2.根据权利要求1所述的三通道器官芯片，其特征在于，所述细胞培养孔(21)与所述培液通道(22)的连通处设有多孔间隔膜(23)；

和/或，所述盖体(1)设有至少两个通气孔(12)，各所述通气孔(12)被设置作为所述气体通道(11)流体进出的出入口，且各所述通气孔(12)用于设置或外接通气管路。

3.根据权利要求2所述的三通道器官芯片，其特征在于，所述多个细胞培养孔(21)呈多排排列，且每排所述细胞培养孔(21)的下方均设有一条培液通道(22)；

和/或，各所述细胞培养孔(21)互不连通；和/或，各所述培液通道(22)互不连通；

和/或，所述盖体(1)上设有多个培液灌输口(13)，各所述培液通道(22)至少对应两个所述培液灌输口(13)，且各所述培液灌输口(13)被设置作为所述培液通道(22)流体进出的出入口；

和/或，所述细胞培养孔(21)呈贯穿通孔，所述细胞培养孔(21)的孔底设置至少一层多孔间隔膜(23)。

4.根据权利要求3所述的三通道器官芯片，其特征在于，所述多孔间隔膜(23)的材料为能形成多孔结构的高分子聚合材料；优选的，所述多孔间隔膜(23)的材料选自聚苯乙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯或聚对苯二甲酸丁二酯中的一种；

和/或，所述多孔间隔膜的孔径为0.4～5μM；

和/或，所述培液通道(22)包括长通道(221)、设于所述长通道(211)两端的上行通道(222)；所述长通道(211)位于所述细胞培养孔(21)的下方；所述上行通道(222)一端连通所述长通道(221)，另一端凸出所述基体(2)并形成培液通道外接口(223)，所述培液通道外接口(223)与所述培液灌输口(13)流体连通，所述培液通道外接口(223)用于外接通液管路。

5.根据权利要求4所述的三通道器官芯片，其特征在于，所述多孔间隔膜(23)的膜表面设置低细胞粘附层；优选的，所述低细胞粘附层的材料为仿细胞外基质成分；更优选的，所述低细胞粘附层的材料为基质胶。

6.根据权利要求2所述的三通道器官芯片，其特征在于，所述盖体(1)与所述基体(2)可拆卸连接；优选的，可拆卸连接方式为滑动连接、插接、螺纹连接或卡扣连接。

7.根据权利要求6所述的三通道器官芯片，其特征在于，所述盖体(1)包括顶部盖体和四周连接部，所述四周连接部与所述基体(2)可拆卸连接；所述盖体(1)与所述基体(2)连接状态下形成空腔部，所述空腔部形成所述气体通道(11)。

8.根据权利要求7所述的三通道器官芯片，其特征在于，所述四周连接部位于所述盖体(1)四周的外缘；

和/或，所述盖体(1)与所述基体(2)连接状态下，所述空腔部远离所述基体(2)一侧的腔底(111)至所述细胞培养孔(21)的孔顶所在平面的垂直距离为9-12mm。

9.根据权利要求1-8任一项所述的三通道器官芯片，其特征在于，所述三通道器官芯片的材料为透明材料；优选的，所述盖体(1)和/所述基体(2)的材料为高分子聚合材料；更优选的，所述盖体(1)和/所述基体(2)的材料选自聚苯乙烯或聚乙烯。

10.一种三通道器官芯片系统，包括如权利要求1-9任一项所述的三通道器官芯片或驱动泵，所述驱动泵用于为气体通道和培液通道内的流体提供动力。

11.如权利要求1-9任一项所述的三通道器官芯片和或权利要求10所述的三通道器官芯片系统在研究候选抗肿瘤药物对肺癌细胞的杀伤作用中的应用。

12.权利要求1-9任一项所述的三通道器官芯片或权利要求10所述的三通道器官芯片系统在研究候选抗肿瘤药物对肺癌细胞的杀伤作用中的使用方法，包括如下步骤：

1)培养肺肿瘤微球体；优选的，所述肺肿瘤微球体由人肺癌细胞和人呼吸道上皮细胞混合培养获得；更优选的，所述接种到芯片上进行3D培养的肿瘤微球体的直径大于300μM；

2)制备内皮细胞悬液；优选的，所述细胞悬液中包含人血管内皮细胞；

3)将步骤2)的细胞悬液注入所述培液通道，封闭静置培养；

4)所述培液通道内的细胞贴壁并增殖至贴满通道内表面后，将步骤1)的所述肺肿瘤微球体连同细胞培养液注入细胞培养孔；

5)封闭三通道器官芯片后，连接各通液、通气管路，并通过外接驱动泵分别使所述培液通道和气体通道内的流体流动起来进行培养。

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