本發(fā)明涉及類器官芯片技術與骨傳質領域，特別涉及一種骨陷窩-小管類器官芯片及實驗方法。

背景技術：

1、營養(yǎng)運送和廢物排出是生物體新陳代謝的基本條件，血液循環(huán)以及淋巴循環(huán)等能夠滿足生物體生長和發(fā)育的需求，而骨組織需經過骨陷窩-小管間隙液來實現(xiàn)物質交換。哈弗氏管的周圍是4-20層同心圓排列的礦化骨板，骨細胞位于骨板內或骨板間，其所占據的橢圓形小腔為骨陷窩，骨細胞突起所在的空間為骨小管，骨小管連接相鄰的骨陷窩，二者內均含有組織液，骨細胞由此獲得養(yǎng)分。骨單位內哈弗氏管-骨小管-骨陷窩-骨小管形成骨細胞之間物質交換的三維空間通路，是骨內傳質的基礎結構。因此，需要探究骨陷窩-骨小管系統(tǒng)的傳質規(guī)律。

2、目前探究骨陷窩-骨小管系統(tǒng)傳質規(guī)律通常采用體外實驗的方法，然而體外實驗在制作實驗樣本所使用的技術具有局限性。制作實驗樣品的過程繁瑣，在用激光共聚焦顯微鏡對樣本進行觀察時，只能觀察到有限的深度，不易于探索骨陷窩-骨小管系統(tǒng)的傳質規(guī)律。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明意在提供一種骨陷窩-小管類器官芯片及實驗方法，解決了現(xiàn)有的體外實驗方法中實驗樣本制作過程繁瑣，且只能觀察到有限深度的問題。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：一種骨陷窩-小管類器官芯片，包括由透明材料制成的上蓋板和下蓋板，所述下蓋板的兩側分別開設有進液槽和出液槽，所述下蓋板上刻蝕有位于兩個進液槽之間的人工骨組織，所述人工骨組織包括六根縱向設置的哈弗氏管和多根橫向設置的福爾克曼管，所述哈弗氏管將進液槽和出液槽連通，所有的所述福爾克曼管分別連接在相鄰的兩根哈弗氏管之間，每根所述哈弗氏管的兩側均設有多個相互連通的骨陷窩和骨小管。

3、進一步的，所述哈弗氏管和福爾克曼管的寬度為40-60μm、深度為20-30μm。

4、通過上述設置，通過設置不同尺寸的微孔道來模擬小孩、青年、中年和老年的骨內微孔道的結構，提高了本方案實驗的準確性和真實性。

5、進一步的，所述骨小管的寬度的長為10-20μm、寬為0.2-0.6μm、深度為1-2μm。

6、進一步的，所述哈弗氏管的兩側均橫向分布有6個骨陷窩、縱向分布有16個骨陷窩。

7、進一步的，所述骨陷窩的長徑為5-10μm、短徑為4-8μm、深度為5μm。

8、進一步的，所述上蓋板采用聚二甲基硅氧烷制成，所述下蓋板為石英玻璃。

9、通過上述設置，能夠清晰觀察骨陷窩-小管中的液體流動和分布情況。

10、進一步的，所述骨陷窩-小管類器官芯片的實驗方法如下：

11、s1、將三枚類器官芯片放置在加載盒內，加載盒內開設有三個供類器官芯片放置的凹槽，加載盒內還設有與同一側所有進液槽連通的積液槽，兩個所述積液槽上分別連通有設置在加載盒內的進液管和出液管；

12、s2、所述進液管和出液管處均通過外接頭連接有乳膠管，所述乳膠管上設有用于驅動進液管和出液管內液體流動的蠕動泵，液體內加有熒光示蹤劑；

13、s3、通過蠕動泵控制熒光示蹤劑的灌注加載，模擬骨組織受到脈動壓力的情況，即血壓約為收縮壓120mmhg、舒張壓80mmhg，脈動頻率約為1.1hz，加載20min后停止；

14、s4、取出所述類器官芯片，將類器官芯片放在熒光顯微鏡下進行觀察，拍攝圖像，記錄實驗數據。

15、通過上述設置，流體被隔離在泵管中、可快速更換泵管、流體可逆行、可以干運轉，維修費用低等特點構成了蠕動泵的主要競爭優(yōu)勢。

16、類器官芯片技術在研究骨陷窩-小管系統(tǒng)規(guī)律方面具有很大的潛力。類器官芯片可以模擬真實的生理環(huán)境，通過蠕動泵進行灌流加載來模擬人體體液流動從而控制實驗條件，為骨陷窩-小管系統(tǒng)規(guī)律研究提供了一種新的手段。

17、進一步的，所述蠕動泵的加載方式采用定能常流、正弦脈動流或三角波流。

18、與現(xiàn)有技術相比，本方案的有益效果：

19、本方案提供了一種骨陷窩-小管類器官芯片及實驗方法，能夠解決現(xiàn)有的體外實驗方法中實驗樣本制作過程繁瑣，且只能觀察到有限深度的問題。本類器官芯片的尺寸與真實骨陷窩-小管系統(tǒng)尺寸接近，從而實現(xiàn)了較真實準確的模擬骨陷窩-小管結構的目的；加載盒與類器官芯片均采用透明材質，能夠清晰觀測液體的流動和分布情況；通過蠕動泵提供動力加載，可模擬體內真實的脈動壓力，從而為后續(xù)的骨陷窩-小管系統(tǒng)的傳質實驗提供可靠的實驗依據。

技術特征：

1.一種骨陷窩-小管類器官芯片，其特征在于：包括由透明材料制成的上蓋板和下蓋板，所述下蓋板的兩側分別開設有進液槽和出液槽，所述下蓋板上刻蝕有位于兩個進液槽之間的人工骨組織，所述人工骨組織包括六根縱向設置的哈弗氏管和多根橫向設置的福爾克曼管，所述哈弗氏管將進液槽和出液槽連通，所有的所述福爾克曼管分別連接在相鄰的兩根哈弗氏管之間，每根所述哈弗氏管的兩側均設有多個相互連通的骨陷窩和骨小管。

2.根據權利要求1所述的一種骨陷窩-小管類器官芯片，其特征在于：所述哈弗氏管和福爾克曼管的寬度為40-60μm、深度為20-30μm。

3.根據權利要求1所述的一種骨陷窩-小管類器官芯片，其特征在于：所述骨小管的寬度的長為10-20μm、寬為0.2-0.6μm、深度為1-2μm。

4.根據權利要求3所述的一種骨陷窩-小管類器官芯片，其特征在于：所述哈弗氏管的兩側均橫向分布有6個骨陷窩、縱向分布有16個骨陷窩。

5.根據權利要求4所述的一種骨陷窩-小管類器官芯片，其特征在于：所述骨陷窩的長徑為5-10μm、短徑為4-8μm、深度為5μm。

6.根據權利要求1所述的一種骨陷窩-小管類器官芯片，其特征在于：所述上蓋板采用聚二甲基硅氧烷制成，所述下蓋板為石英玻璃。

7.根據權利要求1-6中任一所述的一種骨陷窩-小管類器官芯片，其特征在于：所述骨陷窩-小管類器官芯片的實驗方法如下：

8.根據權利要求7所述的一種骨陷窩-小管類器官芯片，其特征在于：所述蠕動泵的加載方式采用定能常流、正弦脈動流或三角波流。

技術總結
本發(fā)明專利公開了一種骨陷窩?小管類器官芯片及實驗方法，具體涉及類器官芯片技術與骨傳質領域。包括由透明材料制成的上蓋板和下蓋板，所述下蓋板的兩側分別開設有進液槽和出液槽，所述下蓋板上刻蝕有位于兩個進液槽之間的人工骨組織，所述人工骨組織包括六根縱向設置的哈弗氏管和多根橫向設置的福爾克曼管，所述哈弗氏管將進液槽和出液槽連通，所有的所述福爾克曼管分別連接在相鄰的兩根哈弗氏管之間，每根所述哈弗氏管的兩側均設有多個相互連通的骨陷窩和骨小管。采用本發(fā)明技術方案解決了現(xiàn)有的體外實驗方法中實驗樣本制作過程繁瑣，且只能觀察到有限深度的問題，實現(xiàn)了對骨細胞之間傳質規(guī)律的探究。

技術研發(fā)人員：李學進,張春秋,熊寶川,高麗蘭,王鑫
受保護的技術使用者：浣江實驗室
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6