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)過數(shù)十年的發(fā)展，在不同領域展現(xiàn)出廣泛的應用前景。微流控芯片技術(shù)起源于上世紀90年代，經(jīng)過30年的不斷發(fā)展，在化工、能源、環(huán)境及醫(yī)療等多個領域都取得了顯著的成就。這一技術(shù)通過對微小液體的精準操控，實現(xiàn)了微分析、混合或分離等多種功能。在醫(yī)學領域，微流控芯片的研究不僅實現(xiàn)了快速、經(jīng)濟的生物化學分析，還對藥物篩選、醫(yī)學診斷以及組織修復與再生等方面帶來了巨大的推動。

2、器官芯片技術(shù)是微流控技術(shù)的一個重要應用分支，它通過在微米級別的腔室中培養(yǎng)活細胞，以模擬和復制多細胞組織或器官的結(jié)構(gòu)和功能。相比傳統(tǒng)的2d細胞培養(yǎng)，器官芯片技術(shù)創(chuàng)造了一個基于微流體的培養(yǎng)系統(tǒng)，通過精準控制微流體，實現(xiàn)對系統(tǒng)中生物機械力的模擬，如流體剪切力和拉伸應力。2d細胞模型雖具有較高的可重復性，但與其他模型相比，復雜性較低。作為更復雜平臺的示例，同時考慮了基于支架的3d細胞培養(yǎng)，他可以再現(xiàn)體內(nèi)3d生理微環(huán)境更好的細胞間相互作用、改善功能和延長壽命。

3、人體皮膚作為生理屏障，承擔著保護器官和組織的任務，對抗物理性、機械性、化學性和病原微生物性的侵襲。近年來，皮膚日常接觸到的化學物質(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，包括發(fā)炎、過敏等，伴隨著細菌的滋生。因此，對某些物質(zhì)的毒性和皮膚藥物的有效性進行必要的檢測顯得至關重要。

4、搭建一款體外皮膚芯片在科學實驗中變得不可或缺，尤其在基礎生物學研究和敷料抗菌研究中具有重要意義。然而，當前市場上的皮膚芯片多關注如何對皮膚組織更好的還原，而無法測試對皮膚組織施加刺激對細胞因子釋放的影響，從而無法實現(xiàn)對藥品、化妝品等施加物的篩選。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中無法實現(xiàn)對施加物進行篩選的問題，本發(fā)明提供一種皮膚芯片的制備方法，該制備方法通過引入微血管組織，使得藥物或其他化學刺激物施加到該皮膚芯片上時，效果通過細胞因子濃度變化量化，從而能夠?qū)κ┘游锏男ЧM行量化評估，解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法實現(xiàn)對施加物篩選的問題。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(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胞m1；所述微血管組織通過內(nèi)皮細胞培養(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：以含成纖維細胞的生物墨水通過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，并誘導使其向促炎巨噬細胞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)皮細胞與血管生長因子，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)細胞進行培養(yǎng)，得到皮膚芯片。

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

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，使用細胞因子處理所述thp-1，誘導使其向促炎巨噬細胞m1極化。

12、可選地，所述細胞因子選自ifn-γ、lps中的至少一種。

13、可選地，所述內(nèi)皮細胞為人類臍靜脈內(nèi)皮細胞。

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，并誘導使其向促炎巨噬細胞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域的應用。

21、本發(fā)明的有益效果是：

22、本發(fā)明提供的皮膚芯片，通過引入促炎巨噬細胞m1與微血管組織，能夠模擬人體皮膚炎癥；當藥物或其他化學刺激物施加到該皮膚芯片上時，藥物效果能夠由細胞因子濃度變化量化，從而通過快速監(jiān)測細胞因子濃度的變化，能夠?qū)λ幬锘蚧瘖y品的效果進行量化評估，實現(xiàn)對施加物的篩選。

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胞m1；所述微血管組織通過內(nèi)皮細胞培養(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，所述含成纖維細胞的生物墨水包括水凝膠基質(zhì)、交聯(lián)劑與成纖維細胞。

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，使用細胞因子處理所述thp-1，誘導使其向促炎巨噬細胞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)皮細胞為人類臍靜脈內(nèi)皮細胞。

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域的應用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及器官芯片技術(shù)領域，尤其涉及一種皮膚芯片及其制備方法與應用，所述皮膚芯片包括芯片本體，以及設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胞M1；所述微血管組織通過內(nèi)皮細胞培養(yǎng)生成。本發(fā)明提供的皮膚芯片，通過引入促炎巨噬細胞M1與微血管組織，能夠模擬人體皮膚炎癥；當藥物或其他化學刺激物施加到該皮膚芯片上時，藥物效果能夠由細胞因子濃度變化量化，從而通過快速監(jiān)測細胞因子濃度的變化，能夠?qū)λ幬锘蚧瘖y品的效果進行量化評估，實現(xiàn)對施加物的篩選。

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