敞开式共培养器官芯片及其应用的制作方法

1.本技术涉及生物组织工程技术领域，例如涉及一种敞开式共培养器官芯片及其应用。


背景技术：

2.细胞或组织在完整机体内需要器官之间的相互作用和交流通讯，比如神经系统的支配、免疫系统的“对话”、间质细胞的营养支持。目前，传统孔板培养平台如24、96、384孔板等，虽然广泛应用在细胞培养等生物研究领域，但是尚有一些技术瓶颈限制其在器官共培养方面的应用。普通培养孔板并不能实现细胞间的共培养。微流控器官芯片技术是一种新兴的技术，则可以通过设计各种通道克服这个限制，应用于各类器官的共培养中。然而，目前已经报道的器官芯片技术尚有一些技术瓶颈限制其大规模应用。首先是产品的稳定性和重现性差，产品结构复杂，如封闭式通道，需要专门的技术人员操作，稳定性和重现性比较差，后续分析难度大。其次是产品的通量低且标准化程度差，设备兼容性差，很难推广应用。
3.在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：现有的共培养器官芯片为封闭式结构，导致操作复杂，后续检测分析困难，通量低且标准化程度差。


技术实现要素：

4.为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。
5.本公开实施例提供一种敞开式共培养器官芯片及其应用，以解决现有的共培养器官芯片为封闭式结构，导致操作复杂，后续检测分析困难，通量低且标准化程度差的问题。
6.在一些实施例中，所述敞开式共培养器官芯片，包括一个或多个培养单元，每一培养单元包括中心储液孔，呈阶梯式盲孔；中心储液孔的底壁上设置有一个或多个培养孔，在中心储液孔的阶梯面上沿轴向延伸设置有共培养通道；中心储液孔包括凸出于器官芯片本体表面的柱孔段。
7.在一些实施例中，前述的共培养器官芯片用于构建多细胞共培养器官模型的应用。
8.本公开实施例提供的敞开式共培养器官芯片，可以实现以下技术效果：
9.本公开实施例提供的共培养器官芯片呈敞开式，培养孔和共培养通道的敞口朝向同侧，能够在器官芯片的同侧(如，上侧)完成细胞种植，大大降低了操作难度。通过对该共培养器官芯片上的中心储液孔的排布布局进行标准化设计，则其敞开式操作通道，与市面操作、检测设备、成像设备的兼容性强，方便用于后续的上机检测以及细胞回收进行rna、蛋白提取等分析，更简便，更适合工业化推广。且操作简单，不需要专业技术人员，扩大了器官芯片的应用范围，普适性提高。该敞开式共培养器官芯片能够实现细胞或组织微器官的接触式/非接触式共培养，可以在相互不污染的前提下，实现相互作用。可以用于多细胞、多器
官模型的体外构建以及长时间培养，进而可以用于体外构建多细胞共培养模型或者多器官共培养模型。
10.以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本技术。
附图说明
11.一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：
12.图1是本公开实施例提供的一种敞开式共培养器官芯片的一个培养单元的俯视结构示意图；
13.图2是图1中a-a向的剖视结构示意图；
14.图3是本公开实施例提供的另一种敞开式共培养器官芯片的一个培养单元的俯视结构示意图；
15.图4是图5中b-b向的剖视结构示意图；
16.图5是本公开实施例提供的另一种敞开式共培养器官芯片的一个培养单元的俯视结构示意图；
17.图6是图5中c-c向的剖视结构示意图；
18.图7是本公开实施例提供的另一种敞开式共培养器官芯片的一个培养单元的俯视结构示意图；
19.图8是本公开实施例提供的另一种敞开式共培养器官芯片的一个培养单元的俯视结构示意图；
20.图9是本公开实施例提供的另一种敞开式共培养器官芯片的一个培养单元的俯视结构示意图；
21.图10是本公开实施例提供的另一种敞开式共培养器官芯片的一个培养单元的俯视结构示意图；
22.图11是图10中d-d向的剖视结构示意图；
23.图12是本公开实施例提供的另一种敞开式共培养器官芯片的一个培养单元的剖视结构示意图；
24.图13是本公开实施例提供的另一种敞开式共培养器官芯片的一个培养单元的爆炸结构示意图；
25.图14是本公开实施例提供的另一种敞开式共培养器官芯片的一个培养单元的剖视结构示意图；
26.图15是本公开实施例提供的另一种敞开式共培养器官芯片的一个培养单元的爆炸结构示意图；
27.图16是本公开实施例提供的另一种敞开式共培养器官芯片的一个培养单元的剖视结构示意图；
28.图17是本公开实施例提供的一种敞开式共培养器官芯片的结构示意图；
29.图18是本公开实施例构建得到肿瘤-肝共模型中肿瘤细胞的荧光染色结果表征图；
30.图19是本公开实施例构建得到肿瘤-肝共模型中人原代肝脏细胞的荧光染色结果表征图；
31.图20是本公开实施例构建得到肿瘤-肝共模型中肿瘤细胞的药敏检测结果图；
32.图21是本公开实施例构建得到肿瘤-肝共模型中人原代肝脏细胞的肝毒性检测结果图。
33.附图标记：
34.10、中心储液孔；11、阶梯面；12、大孔径段；13、小孔径段；14、柱孔段；20、培养孔；30、共培养通道；301、上层储液段；302、下层培养段；31、共培养储液通道；32、共培养种植通道；40、边侧储液孔；41、第一边侧储液孔；42、第二边侧储液孔；50、连通通道；51、第一连通通道；52、第二连通通道；100、器官芯片本体；101、围挡；102、盛液槽；110、第一储液层；120、第二储液层；130、培养层；131、种植区；140、底板。
具体实施方式
35.为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。
36.本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
37.本公开实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本公开实施例及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本公开实施例中的具体含义。
38.另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开实施例中的具体含义。
39.除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。
40.需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
41.结合图1-图17所示，本公开实施例提供一种敞开式共培养器官芯片，包括一个或多个培养单元，每一培养单元，包括中心储液孔10，呈阶梯盲孔；给中心储液孔10的底壁上设置有一个或多个培养孔20，该中心储液孔10的阶梯面11上沿轴向延伸设置有一个或者多
个共培养通道30。其中，中心储液孔10包括凸出于器官芯片本体100表面的柱孔段14。
42.本公开实施例的共培养器官芯片呈敞开式，培养孔20和共培养通道30的敞口朝向同侧，能够在器官芯片的同侧(如，上侧)完成细胞种植，大大降低了操作难度；而且，中心储液孔10包括柱孔段14，可保证多个中心储液孔10的独立，避免不同孔内的流体相互影响，避免污染。通过对该共培养器官芯片上的中心储液孔10的排布布局进行标准化设计，则其敞开式操作通道，与市面操作以及检测设备的兼容性强，方便用于后续的上机检测以及细胞回收进行rna、蛋白提取等分析，更简便，更适合工业化推广。且操作简单，不需要专业技术人员，扩大了器官芯片的应用范围，普适性提高。
43.本公开实施例中，种植在中心储液孔10内不同培养孔20内细胞/器官可以进行独立培养，分别在培养孔20和共培养通道30内种植不同的细胞/器官可以进行非接触式共培养，因此，该敞开式共培养器官芯片能够实现细胞或组织微器官的非接触式共培养，可以用于多细胞、多器官模型的体外构建以及长时间培养，进而可以用于体外构建多细胞共培养模型或者多器官共培养模型。
44.本公开实施例中，培养单元的中心储液孔10呈阶梯式盲孔，其包括连通的大孔径段12和小孔径段13，且大孔径段12位于上层。则，当中心储液孔10的大孔径段12填充有培养基或者药物稀释液时，其能够为培养孔20和共培养通道30内的细胞/器官提供所需的营养液或者需要测试的药物；当仅在中心储液孔10的小孔径段12填充有培养基或者药物稀释液时，其仅为培养孔20内的细胞/器官提供所需的营养液或者需要测试的药物，即中心储液孔10的小孔径段12为培养孔20的专属储液孔。而，当共培养通道30内填充的培养基或者药物稀释液的液面不超过中心储液孔10的阶梯面11时，共培养通道30的上层即作为其下层培养孔段的专属储液孔。
45.中心储液孔10底部的多个培养孔20可以接种相同或不同类型的细胞，如果接种相同的细胞则可以根据样本量的多少进行选择性种植，例如，只种植其中一个区域(一个培养孔20)即可满足使用。共培养通道30内培养第二器官细胞，其上层作为专属储液通道，底部/底壁用于种植培养第二器官细胞。共培养通道30内也可以接种相同或不同类型的细胞，依据实际需要确定即可。
46.本公开实施例中，培养孔20和共培养通道30为通孔或者盲孔。其中，如图当培养孔20和共培养通道30为通孔时，共培养器官芯片还包括底板140，设置于所述培养孔和所述共培养通道底部。使用时放置于底板140上。
47.本公开实施例中，中心储液孔10和培养孔20的形状不限定，可以是圆孔、椭圆形、正方形、长方形、扇形或多边形(例如六边形、八边形等)等几何形状，在满足设计要求的情况下，中心储液孔10的形状以尽量盛放更多的培养基或者药物稀释液为设计依据，培养孔20的形状以便于生长为设计依据。
48.可选地，中心储液孔10的大孔径段12的直径范围为15～20mm。可选地，中心储液孔10的大孔径段12的直径范围为15～18mm的圆孔。可选地，中心储液孔10的大孔径段12的直径为16.5mm。
49.可选地，中心储液孔10的深度为15～20mm。可选地，中心储液孔10的深度为17～18mm。可选地，中心储液孔10的深度为17.4mm。
50.可选地，如图2所示，中心储液孔10为柱孔。具有凸出于器官芯片本体100表面上柱
子，在柱子上开设孔结构形成的。
51.可选地，结合图2和图4所示，中心储液孔10的阶梯面11的径向宽度d为0.5～5mm。即，中心储液孔10的小孔径段13的半径比大孔径段12的半径小0.5～5mm。
52.对于培养孔20，其设置于中心储液孔10的底部，设置数量和设置方式不限定，依据中心储液孔10的底部的面积和形状确定即可。例如，培养孔20的数量为1个、2个、3个、4个、5个或者更多个，依据实际需要确定具体数量即可。多个培养孔20的排布方式可以为阵列排布，例如，环形阵列或者矩形阵列等。
53.可选地，培养孔20的容积为1～50μl。不限定培养孔20的边长尺寸，只要满足容积要求即可。当然，也可以是其他数值，能够培养细胞即可。
54.对于共培养通道30，其内用于进行第二器官的培养，在轴向上，其包括连通的上层储液通道301和下层培养通道302。而共培养通道30的敞口端位于中心储液孔10的阶梯面11上，则，共培养通道30的敞口端高出培养孔20，用于进行非接触式共培养。其结构形式不限定，只要保证与中心储液孔10底部的培养孔20形成非接触即可。
55.在一些实施例中，结合图1和图6所示，共培养通道30包括沿中心储液孔10的阶梯面11的周向的闭合/非闭合环形槽孔。即共培养通道30为一个连通的整体结构。本实施例中，共培养通道30包括闭合环形槽孔时，其为盲孔。保证结构的一体性。
56.可选地，如图1和图3所示，中心储液孔10的阶梯面11上沿轴向延伸设置有一个非闭合环形槽孔，作为一个共培养通道30。
57.可选地，结合图5和图6所示，中心储液孔10的阶梯面11上沿轴向延伸设置有一个闭合环形槽孔，作为共培养通道30。本实施例中，该环形槽孔可以为圆环形的槽孔，则其为盲孔。保证器官芯片本体的一体性。
58.在一些实施例中，结合图7至图9所示，共培养通道30包括多个孔道。即在中心储液孔10的阶梯壁面上沿轴向开设的多个孔道。本实施例中，多个孔道沿中心储液孔10的阶梯面11周向分布。孔道的截面不限定，可以是圆形、椭圆形、正方形、长方形、扇环形或多边形(例如六边形、八边形等)等几何形状，在满足设计要求的情况下，孔道的形状以尽量盛放更多的培养基或者药物稀释液为设计依据。
59.可选地，如图7所示，中心储液孔10的阶梯面11上沿轴向延伸设置有多个截面呈扇环形的孔道，作为共培养通道30。
60.可选地，如图8所示，中心储液孔10的阶梯面11上沿轴向延伸设置有多个截面呈圆形的孔道，作为共培养通道30。
61.可选地，如图9所示，中心储液孔10的阶梯面11上沿轴向延伸设置有多个截面呈椭圆形的孔道，作为共培养通道30。
62.在一些实施例中，共培养通道30的容积为20～500μl。保证一定的接种量。此处，共培养通道30的容积是指一个闭合/非闭合环形槽孔的整体容积或者多个孔道的总容积。当然，共培养通道30的容积不限于该数值范围，在结构允许的情况下，可以扩大共培养通道30的容积，满足不同的接种量需求。
63.在一些实施例中，结合图3至图6所示，共培养通道30包括连通的上层储液段301和下层培养段302；下层培养孔段302的尺寸小于或者等于上层储液孔段301的尺寸。当小于时，可以避免接种细胞的流失，提高接种率。
64.如图3和图4所示，共培养通道30为在阶梯面11上沿轴向延伸设置有一个非闭合环形槽孔；下层培养段302的径向宽度小于上层储液段301的径向宽度。
65.可选地，该非闭合环形槽孔的一侧侧壁呈阶梯状。可选地，非闭合环形槽孔的外侧侧壁呈阶梯状。
66.在一些实施例中，结合图10和图11所示，共培养器官芯片，还包括边侧储液孔40和连通通道50，边侧储液孔40成对设置于储液孔的周围；连通通道50连通中心储液孔10和其周围的成对边侧储液孔40，和/或，连通共培养通道30与其所在的中心储液孔10的周围的成对边侧储液孔40。本实施例的共培养芯片定义为动态共培养器官芯片，其能够实现培养孔20和/或共培养通道30的动态培养或动态共培养，还可以兼容多种流体操控方式。可实现培养孔20和/或共培养通道30内培养环境的实时动态更新。
67.本实施例的动态共培养器官芯片有三种连通方式，第一种是第一连通通道51仅连通中心储液孔10和其周围的成对边侧储液孔40；第二种是第二连通通道52仅连通共培养通道30与其所在的中心储液孔10的周围的成对边侧储液孔40；第三种是连通通道50同时连通中心储液孔10和其周围的成对边侧储液孔40，以及连通共培养通道30与其所在的中心储液孔10的周围的成对边侧储液孔40。第三种连通方式中，连通通道50可以是独立设置的第一连通通道51和第二连通通道52，也可以是将第一连通通道51和第二连通通道52整合在一起的一个连通通道50(如图11所示)。
68.本实施例中，一个中心储液孔10周围可以设置多对边侧储液孔40，不限于图10所示的一对边侧储液孔40。在该中心储液孔10与每一边侧储液孔40之间均设置连通通道(如，第一连通通道51)，使两者连通。而且，该中心储液孔10与每一边侧储液孔40之间的连通通道的数量不限于图10所示的一个，也可以设置多个，提高动态培养效果。
69.可选地，边侧储液孔40成对设置于储液孔的相对两侧。提高流体流动的均衡，提高动态培养效果。
70.本实施例中，基于边侧储液孔40的成对设置，连通通道50也为成对设置。其中，当连通通道50连通共培养通道30与其所在的中心储液孔10的周围的成对边侧储液孔40时，依据共培养通道30的结构设置相应数量的成对连通通道50，保证共培养通道30内可实现微流控制。例如，针对图7至图8中，共培养通道30包括多个孔道时，每一孔道对应设置一对/多对边侧储液孔，每个边侧储液孔分别与该对应的孔道连通即可。
71.可选地，如图11所示，边侧储液孔40为柱孔。同前述的呈柱孔的中心储液孔10。
72.本实施例中，连通通道50的尺寸设计以实现中心储液孔10和/共培养内的培养基的微流控制为依据。其截面形状也不限定，可以是圆形、方形或者其他几何形状。
73.在一些实施例中，连通通道50的截面面积范围为0.01～100mm2。在该截面面积范围内，能够更好地实现微流控动态培养。
74.可选地，连通通道50截面呈方形，宽度的范围为0.1-10mm，高度的范围为0.1～10mm。
75.可选地，连通通道50截面呈方形，宽度的范围为0.5～5mm，高度的范围为0.5～5mm。
76.可选地，连通通道50截面呈方形，宽度的范围为2mm，高度的范围为2mm。
77.本实施例中，边侧储液孔40形状不限定，可以是圆孔、椭圆形、正方形、长方形、扇
形或多边形(例如六边形、八边形等)等几何形状，在满足设计要求的情况下，边侧储液孔40的形状以尽量盛放更多的培养基或者药物稀释液为设计依据。
78.可选地，边侧储液孔40采用标准48孔板或者标准96孔板的孔尺寸。方便用于后续的上机检测以及细胞回收进行rna、蛋白提取等分析，更简便，更适合工业化推广。
79.本公开实施例的敞开式共培养器官芯片中，只要具有前述的一个或多个培养单元即可，具体的成型方式不限定。
80.在一些实施例中，敞开式共培养器官芯片一体注塑成型。例如，采用聚苯乙烯(polystyrene，ps)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，pmma)一体注塑成型，该些材质的成本低，易于注塑成型，对细胞没有任何毒性，也不会有特异性吸附。
81.在一些实施例中，敞开式共培养器官芯片通过分层加工并组装构造获得。分层加工后组装，化整为零，简化成型工艺。
82.下面给出一种敞开式共培养器官芯片的具体结构形式，但不限于该种具体结构形式。
83.在一些实施例中，结合图12至图16所示，敞开式共培养器官芯片，包括顺次叠置的第一储液层110、第二储液层120和培养层130。第一储液层110上设置有一个或多个第一储液孔；第二储液层120上设置有一个或多个第二储液孔和围绕每一第二储液孔设置的一个或多个共培养储液通道31；培养层130上设置有一个或多个种植区131和围绕每一种植区131的一个或多个共培养种植通道32，每一种植区131内设置有一个或多个培养孔20。第一储液孔、第二储液孔和种植区131同轴设置形成中心储液孔10；共培养储液通道31与共培养种植通道32一一对应连通设置形成共培养通道30。
84.本公开实施例中，敞开式共培养器官芯片包括三层芯片结构，将三层芯片结构按顺序叠置连接即可。可以利用双面胶、超声、热键合、plasma、热压等封接工艺将各层芯片粘结组装到一起。
85.本公开实施例中，各层芯片结构的材质为pmma、ps等。各层结构的制作可以采用软光刻、塑模法、激光刻蚀、机加工、liga或者一次性注塑等方式获得各层芯片结构。
86.本实施例中，将器官芯片本体100进行分层加工时，结合中心储液孔10、培养孔20和共培养通道30的结构特点进行分割加工即可。
87.可选地，第一储液孔的直径大于第二储液孔的直径，两者叠置后，形成阶梯孔。本实施例中，第一储液孔即为中心储液孔10的大孔径段12，第二储液孔即为中心储液孔10的小孔径段13。分别在第一储液层110和第二储液层120加工出多个通孔即可，成型/加工简单。
88.可选地，共培养储液通道31的尺寸大于或等于共培养种植通道32的尺寸。本实施例中，共培养储液通道31同前述的上层储液段301，共培养种植通道32同前述的下层培养段302，简化成型工艺。
89.在一些实施例中，如图14和图15所示，针对动态共培养器官芯片，第一储液层110上还设置有多个第一边侧储液孔41和第一连通通道51，多个第一边侧储液孔41成对设置于第一储液孔的周围(如，两侧)；第一连通通道51分别连通第一储液孔与其两侧的一对第一边侧储液孔41；和/或，第二储液层120上还设置有多个第二边侧储液孔42和多个第二连通通道52，多个第二边侧储液孔42成对设置于第二储液孔的周围(如，两侧)；第二连通通道52
分别连通第二储液孔与其两侧的一对第二边侧储液孔42。
90.本实施例对应前述的三种连通方式，其中，针对第三种连通方式，第一连通通道51和第二连通通道52独立设置或者可扣合形成一个连通通道50。其中，独立设置的意思是指，即使第一储液层110和第二储液层120扣合后，第一连通通道51和第二连通通道52依然保持独立状态，不发生混流。
91.针对培养孔20和/或共培养通道30为通孔的实施例，结合图16所示，敞开式共培养器官芯片，还包括底板140，培养层130叠置与底板140上。方便接种培养。底板140可以采用玻璃或者ps底板140。
92.本公开实施例中，第一储液层110上的第一储液孔(大孔径段12)为柱孔；当设置有边侧储液孔40时，第一边侧储液孔41也为柱孔(如图15所示)。本实施例中，第一储液层110呈上具有多个凸出其表面的柱孔，避免不同孔内的流体相互影响，避免污染。
93.在一些实施例中，如图17所示，中心储液孔10(第一储液孔)采用柱孔(柱孔段14)；或者，中心储液孔10和边侧储液孔40均采用柱孔时，在器官芯片本体100的表面的四周边沿上设置有围挡101，即围挡101围设于器官芯片本体100的表面的四周边沿上。则围挡101与柱孔之间的形成储液槽，降低在培养过程中培养基的蒸发，提高培养效果。
94.本公开实施例中，第一储液孔(大孔径段12)和第二储液孔(小孔径段13)构成的为通孔型中心储液孔，将第一储液层110和第二储液层120顺次叠置于培养层130后，通孔型中心储液孔与培养层130的表面围设构成阶梯式盲孔的中心储液孔10，此时，通孔型中心储液孔在培养层130的表面上围设的区域即为培养层种植区131，该培养层种植区131的尺寸可以与第二储液孔的尺寸一致，也可以小于第二储液孔的尺寸，不限定，将培养孔31设置于该培养层种植区131即可。
95.本公开实施例提供了一种共培养器官芯片用于构建多细胞共培养器官模型的应用。
96.本实施例中，多细胞共培养器官模型中，多细胞可以是来自同一器官的一种或多种细胞，也可以是来自不同器官的多种细胞。依据细胞的种类，从而使构建的器官模型为单器官模型或多器官模型。
97.在一些实施例中，构建多细胞共培养器官模型，包括以下步骤：
98.s11、分别将第一细胞接种于共培养器官芯片的培养孔20内，将第二细胞接种于共培养器官芯片的共培养通道30内；
99.s12、分别向中心储液孔10内加入第一培养基，向共培养通道30内加入第一培养基或者第二培养基，培养，构建器官模型。
100.其中，步骤s11和步骤s12中，第一细胞包括第一器官的一种或多种细胞，第二细胞包括第二器官的一种或多种细胞；第一器官和第二器官相同或不同。当第一器官和第二器官相同时，构建得到单器官模型。当第一器官和第二器官不同时，构建得到多器官模型。
101.步骤s12中，向中心储液孔10和共培养通道30内加入的培养基可以相同也可以不同。
102.可选地，当不同时，即，向中心储液孔10的小孔径段13内加入第一培养基，向共培养通道30内加入第二培养基，控制第一培养基和第二培养基的液面均不超过中心储液孔10的阶梯面11。保证第一细胞和第二细胞的独立培养。
103.可选地，当相同时，只需向中心储液孔10内加满第一培养基，则共培养通道30内也加满了第一培养基。实现第一细胞和第二细胞的共培养。
104.可选地，当共培养器官芯片采用前述的动态共培养器官芯片时，培养采用动态培养。动态培养参数不限定。
105.在一些实施例中，构建多细胞共培养器官模型，包括以下步骤：
106.s21、将第一细胞接种于共培养器官芯片的培养孔20内，然后向中心储液孔10内加入第一培养基，培养，构建第一器官模型。
107.s22、构建第一模块第一设定时间(例如，72h)后，移除第一培养基，然后将第二细胞接种于共培养通道30内，然后再向中心储液孔10内加入第一培养基，向共培养通道30内加入第一培养基或者第二培养基，培养，构建第一器官-第二器官模型。
108.其中，步骤s21和步骤s22中，第一细胞包括第一器官的一种或多种细胞，第二细胞包括第二器官的一种或多种细胞；第一器官和第二器官相同或不同。当第一器官和第二器官相同时，构建得到单器官模型。当第一器官和第二器官不同时，构建得到多器官模型。
109.步骤s22中，向中心储液孔10和共培养通道30内加入的培养基可以相同也可以不同。
110.可选地，当不同时，即，向中心储液孔10的小孔径段13内加入第一培养基，向共培养通道30内加入第二培养基，控制第一培养基和第二培养基的液面均不超过中心储液孔10的阶梯面11。保证第一细胞和第二细胞的独立培养。
111.可选地，当相同时，只需向中心储液孔10内加满第一培养基，则共培养通道30内也加满了第一培养基。实现第一细胞和第二细胞的共培养。
112.可选地，当共培养器官芯片采用前述的动态共培养器官芯片时，培养采用动态培养。动态培养参数不限定。
113.步骤s22中，第一设定时间不限定，依据第一细胞的种类和接种量等因素确定即可。可选地，第一设定时间为72h。
114.在一些实施例中，应用，还包括，将构建的多细胞共培养器官模型进行多种细胞的相互作用研究的应用；或者，进行器官损伤与药物药效共评价研究或者器官代谢药物的体外药效评价研究的应用。
115.具体地，将步骤s12构建得到器官模型或者步骤s22构建得到第一器官-第二器官模型后，还包括进行检测的步骤。
116.可选地，还包括：s30、将器官模型/第一-第二器官模块继续培养第二设定时间后，向中心储液孔10内加入包含待研究药物的混合培养基溶液，然后再培养/动态培养，得到待检测器官模型。对待检测器官模型进行各项检测即可。
117.步骤s30中，第二设定时间不限定，依据第一细胞和第二细胞的种类和接种量等因素确定即可。可选地，第二设定时间为24h。
118.本公开实施例中，第一细胞包括肿瘤细胞；例如hct-116、nci-h460或者mda-mb-231等。所述第二细胞包括人原代肝脏细胞、肝细胞系lo2和haprg等中的一种或任意几种的组合。
119.可选地，将构建的多细胞共培养器官模型进行多种细胞的接触式/非接触式免疫响应的研究；或者，进行细胞与饲养细胞的非接触式共培养的研究。
120.下面以构建肿瘤-肝共模型进行器官损伤与药物药效研究或者器官代谢药物的体外药效研究的应用为例，具体说明本公开实施例的共培养器官芯片。
121.实施例1
122.采用如图15所示的培养单元的动态共培养器官芯片进行肿瘤-肝共模型的构建，包括以下步骤：
123.s41、将敞开式动态共培养器官芯片灭菌，然后向培养孔20内加入包含肿瘤细胞和基质材料的混合细胞悬液，于37℃条件下培养，成胶；得成胶的肿瘤器官芯片；再向成胶的器官微芯片的中心储液孔10内加入第一培养基(如，dmem 血清或1640基础培养基 血清)，再于37℃条件下进行培养/动态培养，构建肿瘤模型。其中，包含肿瘤细胞和基质材料的混合细胞悬液，是包括基质材料和模型细胞的单细胞悬液，ph值为6.5～7.5。其中，肿瘤细胞，是指与抗癌药物响应的细胞系，如hct116。第一培养基的加入量可以将中心储液孔10加满，则边侧储液孔40内也加满有第一培养基；或者，第一培养基可以填充部分中心储液孔10，以满足培养需求为准。
124.s42、将人原代肝脏细胞成单个细胞悬液，离心重悬，根据需要配置成特定密度的细胞悬液。在1.5ml ep管中，按照比例加入特定体积的胶原(已用naoh、hepes缓冲溶液调ph)或基质胶等其它基质材料，得到混合细胞悬液，保证该浓度(胶原是1-2mg/ml，基质胶是30％-80％)下3d材料形成良好的三维结构。在步骤s41中构建培养72h之后，移除第一培养基，然后将混合细胞悬液加入共培养通道30的下层培养段302内，移液枪吹打混和均匀，用移液快速转移接种于共培养通道30的下层培养段302中，细胞种植结束后，置于37℃10分钟，保证基质材料可以成胶良好。将中心储液孔10的小孔径段13(第二储液层120的第二储液孔)中加入肿瘤细胞系培养基，共培养通道30内加入原代肝脏培养基。再于37℃条件下继续动态培养24h；构建获得肿瘤-肝共模型。
125.s43、对肿瘤-肝共模型进行药物刺激：肝-肿瘤共模型构建完成并继续共培养24h之后，向中心储液孔10中加满含需要筛选的特定种类和浓度药物的调配培养基(以10μm抗肿瘤药物舒尼替尼为例)。再于37℃条件下继续动态培养120h。
126.s431、药敏结果检测：将经步骤s43药物刺激120h，移除带有药物的培养基，在中心储液孔10的小孔径段13(或第二储液孔)中加入cell titer glo对3d培养细胞的atp进行评价。本步骤中适用于，但不限于上述表征方法，其他表征试剂或方法也兼容，如cell titer blue、高内涵成像技术对活死细胞的数量进行成像表征。
127.s432、肝毒性检测：将经步骤s43药物刺激120h，移除带有药物的培养基，在共培养通道30内加入评价试剂，本部分可使用商品化的试剂盒对药物处理之后的肝脏功能响应进行白蛋白、α-gst或者代谢酶进行表征，表征方式可以是elasa试剂盒或者提取mrna对主要代谢酶的表达量进行定量。除此之外，可以使用现有的atp、代谢能力检测手段对药物作用后的肝细胞活性进行表征，也可以使用线粒体膜电位试剂盒或者线粒体活性氧自由基试剂盒对细胞线粒体功能进行表征。因此，可以使用单参数以及多参数对药物的肝毒性作用结果进行表征。
128.本实施例1中，对步骤s42构建的肿瘤-肝共模型中的肿瘤细胞和人原代肝脏细胞分别进行f-actin and nuclear染色表征，获得如图18所示的肿瘤细胞的荧光染色结果表征图和图19所示的人原代肝脏细胞的荧光染色结果表征图，可见，肿瘤细胞和人原代肝脏
细胞紧密连接蛋白表达多，高仿生。
129.本实施例1中，如图20所示的步骤s431的药敏检测结果图，可见，加入药物(舒尼替尼)后，肿瘤抑制率仅有30％，表明该浓度下，药物几乎没有抗肿瘤效果。
130.本实施例1中，如图21所示的步骤s432的肝毒性检测结果图，可见，加入药物(舒尼替尼)后，抑制率接近100％，表明该浓度下，药物有很强的肝损伤作用。
131.以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开的实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。