一种骨陷窝-小管类器官芯片及实验方法与流程

本发明涉及类器官芯片技术与骨传质领域，特别涉及一种骨陷窝-小管类器官芯片及实验方法。

背景技术：

1、营养运送和废物排出是生物体新陈代谢的基本条件，血液循环以及淋巴循环等能够满足生物体生长和发育的需求，而骨组织需经过骨陷窝-小管间隙液来实现物质交换。哈弗氏管的周围是4-20层同心圆排列的矿化骨板，骨细胞位于骨板内或骨板间，其所占据的椭圆形小腔为骨陷窝，骨细胞突起所在的空间为骨小管，骨小管连接相邻的骨陷窝，二者内均含有组织液，骨细胞由此获得养分。骨单位内哈弗氏管-骨小管-骨陷窝-骨小管形成骨细胞之间物质交换的三维空间通路，是骨内传质的基础结构。因此，需要探究骨陷窝-骨小管系统的传质规律。

2、目前探究骨陷窝-骨小管系统传质规律通常采用体外实验的方法，然而体外实验在制作实验样本所使用的技术具有局限性。制作实验样品的过程繁琐，在用激光共聚焦显微镜对样本进行观察时，只能观察到有限的深度，不易于探索骨陷窝-骨小管系统的传质规律。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种骨陷窝-小管类器官芯片及实验方法，解决了现有的体外实验方法中实验样本制作过程繁琐，且只能观察到有限深度的问题。

2、为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种骨陷窝-小管类器官芯片，包括由透明材料制成的上盖板和下盖板，所述下盖板的两侧分别开设有进液槽和出液槽，所述下盖板上刻蚀有位于两个进液槽之间的人工骨组织，所述人工骨组织包括六根纵向设置的哈弗氏管和多根横向设置的福尔克曼管，所述哈弗氏管将进液槽和出液槽连通，所有的所述福尔克曼管分别连接在相邻的两根哈弗氏管之间，每根所述哈弗氏管的两侧均设有多个相互连通的骨陷窝和骨小管。

3、进一步的，所述哈弗氏管和福尔克曼管的宽度为40-60μm、深度为20-30μm。

4、通过上述设置，通过设置不同尺寸的微孔道来模拟小孩、青年、中年和老年的骨内微孔道的结构，提高了本方案实验的准确性和真实性。

5、进一步的，所述骨小管的宽度的长为10-20μm、宽为0.2-0.6μm、深度为1-2μm。

6、进一步的，所述哈弗氏管的两侧均横向分布有6个骨陷窝、纵向分布有16个骨陷窝。

7、进一步的，所述骨陷窝的长径为5-10μm、短径为4-8μm、深度为5μm。

8、进一步的，所述上盖板采用聚二甲基硅氧烷制成，所述下盖板为石英玻璃。

9、通过上述设置，能够清晰观察骨陷窝-小管中的液体流动和分布情况。

10、进一步的，所述骨陷窝-小管类器官芯片的实验方法如下：

11、s1、将三枚类器官芯片放置在加载盒内，加载盒内开设有三个供类器官芯片放置的凹槽，加载盒内还设有与同一侧所有进液槽连通的积液槽，两个所述积液槽上分别连通有设置在加载盒内的进液管和出液管；

12、s2、所述进液管和出液管处均通过外接头连接有乳胶管，所述乳胶管上设有用于驱动进液管和出液管内液体流动的蠕动泵，液体内加有荧光示踪剂；

13、s3、通过蠕动泵控制荧光示踪剂的灌注加载，模拟骨组织受到脉动压力的情况，即血压约为收缩压120mmhg、舒张压80mmhg，脉动频率约为1.1hz，加载20min后停止；

14、s4、取出所述类器官芯片，将类器官芯片放在荧光显微镜下进行观察，拍摄图像，记录实验数据。

15、通过上述设置，流体被隔离在泵管中、可快速更换泵管、流体可逆行、可以干运转，维修费用低等特点构成了蠕动泵的主要竞争优势。

16、类器官芯片技术在研究骨陷窝-小管系统规律方面具有很大的潜力。类器官芯片可以模拟真实的生理环境，通过蠕动泵进行灌流加载来模拟人体体液流动从而控制实验条件，为骨陷窝-小管系统规律研究提供了一种新的手段。

17、进一步的，所述蠕动泵的加载方式采用定能常流、正弦脉动流或三角波流。

18、与现有技术相比，本方案的有益效果：

19、本方案提供了一种骨陷窝-小管类器官芯片及实验方法，能够解决现有的体外实验方法中实验样本制作过程繁琐，且只能观察到有限深度的问题。本类器官芯片的尺寸与真实骨陷窝-小管系统尺寸接近，从而实现了较真实准确的模拟骨陷窝-小管结构的目的；加载盒与类器官芯片均采用透明材质，能够清晰观测液体的流动和分布情况；通过蠕动泵提供动力加载，可模拟体内真实的脉动压力，从而为后续的骨陷窝-小管系统的传质实验提供可靠的实验依据。

技术特征：

1.一种骨陷窝-小管类器官芯片，其特征在于：包括由透明材料制成的上盖板和下盖板，所述下盖板的两侧分别开设有进液槽和出液槽，所述下盖板上刻蚀有位于两个进液槽之间的人工骨组织，所述人工骨组织包括六根纵向设置的哈弗氏管和多根横向设置的福尔克曼管，所述哈弗氏管将进液槽和出液槽连通，所有的所述福尔克曼管分别连接在相邻的两根哈弗氏管之间，每根所述哈弗氏管的两侧均设有多个相互连通的骨陷窝和骨小管。

2.根据权利要求1所述的一种骨陷窝-小管类器官芯片，其特征在于：所述哈弗氏管和福尔克曼管的宽度为40-60μm、深度为20-30μm。

3.根据权利要求1所述的一种骨陷窝-小管类器官芯片，其特征在于：所述骨小管的宽度的长为10-20μm、宽为0.2-0.6μm、深度为1-2μm。

4.根据权利要求3所述的一种骨陷窝-小管类器官芯片，其特征在于：所述哈弗氏管的两侧均横向分布有6个骨陷窝、纵向分布有16个骨陷窝。

5.根据权利要求4所述的一种骨陷窝-小管类器官芯片，其特征在于：所述骨陷窝的长径为5-10μm、短径为4-8μm、深度为5μm。

6.根据权利要求1所述的一种骨陷窝-小管类器官芯片，其特征在于：所述上盖板采用聚二甲基硅氧烷制成，所述下盖板为石英玻璃。

7.根据权利要求1-6中任一所述的一种骨陷窝-小管类器官芯片，其特征在于：所述骨陷窝-小管类器官芯片的实验方法如下：

8.根据权利要求7所述的一种骨陷窝-小管类器官芯片，其特征在于：所述蠕动泵的加载方式采用定能常流、正弦脉动流或三角波流。

技术总结本发明专利公开了一种骨陷窝‑小管类器官芯片及实验方法，具体涉及类器官芯片技术与骨传质领域。包括由透明材料制成的上盖板和下盖板，所述下盖板的两侧分别开设有进液槽和出液槽，所述下盖板上刻蚀有位于两个进液槽之间的人工骨组织，所述人工骨组织包括六根纵向设置的哈弗氏管和多根横向设置的福尔克曼管，所述哈弗氏管将进液槽和出液槽连通，所有的所述福尔克曼管分别连接在相邻的两根哈弗氏管之间，每根所述哈弗氏管的两侧均设有多个相互连通的骨陷窝和骨小管。采用本发明技术方案解决了现有的体外实验方法中实验样本制作过程繁琐，且只能观察到有限深度的问题，实现了对骨细胞之间传质规律的探究。技术研发人员：李学进,张春秋,熊宝川,高丽兰,王鑫受保护的技术使用者：浣江实验室技术研发日：技术公布日：2025/1/6