(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211166175.0 (22)申请日 2022.09.23 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 高会军　黄港　佟明斯　姜蒙　 (74)专利代理 机构 哈尔滨华夏松花江知识产权 代理有限公司 23213 专利代理师 高志光 (51)Int.Cl. C12M 1/00(2006.01) C12M 3/00(2006.01) C12N 5/071(2010.01) (54)发明名称 可替换的类器官芯片、 柔性制造类器官设备 及方法 (57)摘要 可替换的类器官芯片、 柔性制造类器官设备 及方法， 所述设备包含显微镜、 装载板、 可替换的 类器官芯片和带玻璃针的显微操作机械臂； 带玻 璃针的显微镜操作机械臂布置在显微镜上的电 动台的一侧， 温度和二氧化碳传感器布置在显微 镜上的电动台的另一侧， 装 载板布置在显微镜上 的电动台的中部， 装 载板上摆放有可替换的类器 官芯片， 所述装载板上分布有PCR管装载区和培 养皿装载区； 所述方法包含1)准备细胞液、 2)填 充细胞、 3)成型类器官芯片， 完成类器官的柔性 制造。 本发明能获得大批量， 一致性， 复杂的类器 官， 进而为生物学实验， 医学医用提供更好的原 材料。 权利要求书3页 说明书7页 附图5页 CN 115491285 A 2022.12.20 CN 115491285 A 1.可替换的类器官芯片， 其特征在于： 包含上盖板、 下盖板和基质胶薄片； 基质胶薄片 布置在下盖板上， 上盖板和下盖板密封连接， 并将布置于下盖板上的基质胶薄片包覆， 所述 基质胶薄片上具有多个含有细胞的凹坑， 所述凹坑的形状为圆形、 方形、 圆弧形或者任意两 者的组合。 2.柔性制造类器官的设备， 其特征在于： 包含显微镜、 装载板、 可替换的类器官芯片和 带玻璃针的显微操作机械臂； 带玻璃针的显微镜操作机械臂布置在显微镜上的电动台的一 侧， 温度和二氧化碳传感器布置在显微镜上 的电动台的另一侧， 装载板布置在显微镜上 的 电动台的中部， 装载板上摆放有 可替换的类器官芯片， 所述装载板上分布有P CR管装载区和 培养皿装载区。 3.柔性制造类 器官的方法， 其特 征在于： 包 含以下步骤： 1)准备细胞 液 先将一定浓度的细胞液装入PCR管中， 再将PCR管插入装载板的装载区上， 控制显微操 作机械臂上携带的玻璃针的末端深入PCR管底部， 吸入一定量的细胞 液后从PCR管中移出； 2)填充细胞 将带有凸起的PDMS模具在琼脂糖上倒模获得带有凹坑的琼脂糖薄片， 然后将装有琼脂 糖薄片的培养皿， 放入装载板的培养皿装载区中， 并置于显微镜视野内， 控制显微操作机械 臂携带的玻璃针末端置于显微镜视野内， 将玻璃针依 次深入琼脂糖薄片的凹坑内， 启动细 胞注射泵， 将一定量的细胞填充到凹坑中， 填充完所有凹坑后， 放入培养箱培养， 直到细胞 自组织成球； 3)成型类 器官芯片 在带有细胞球的琼脂糖薄片上覆盖基质胶， 待基质胶凝固后获得到基质胶薄片， 将基 质胶薄片与琼脂糖薄片分离， 将分离后的基质胶薄片放入下盖板的凹槽中， 将上盖板和下 盖板盖合， 并将布置 于下盖板的凹槽内的基质胶薄片包覆， 完成类 器官的柔 性制造。 4.柔性制造类 器官的方法， 其特 征在于： 包 含以下步骤： 1)准备细胞 液 先将一定浓度的M种细胞液装入不同的PCR管中， 再将不同的PCR管分别插入装载板的 装载区上， 再准备都装有PBS缓冲液的N根PCR管， 并插入装 载板的装载区上， 其中， M≥2的整 数； 2)填充细胞 控制显微操作机械臂上的玻璃针的末端深入装有第一种细胞液的PCR管的底部， 吸入 一定量的第一种细胞 液后从PCR管中移出； 将带有相同形状凸起的PDMS模具在琼脂糖上倒模获得带有相同形状凹坑的琼脂糖薄 片， 再将装有琼脂糖薄片的培养皿， 放入培养皿装载区中， 并置于显微镜视野内， 控制显微 操作机械臂携带的玻璃针末端置于显微镜视野内， 将玻璃针依次深入琼脂糖薄片的凹坑 内， 启动细胞注射泵， 将一定量的第一种细胞填充到的凹坑中， 填充完后， 将玻璃针从凹坑 中移出， 将玻璃针依次深入装有PBS缓冲液的N根PCR管中， 来回抽吸液体清洗针管， 清洗完 毕后， 再控制被清洗的玻璃针的末端深入装有第二种细胞的PCR管的底部； 重复以上操作， 直到将M种细胞填充完所有凹坑， 之后放入培 养箱培养， 等待细胞自组织成球； 3)成型类 器官芯片权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115491285 A 2在带有细胞球的琼脂糖薄片上加入基质胶， 待基质胶凝固后获得到基质胶薄片， 将基 质胶薄片与琼脂糖薄片分离， 将 基质胶薄片放入下盖板的凹槽中， 将上盖板和下盖板盖合， 并将布置于下盖板的凹槽内的基质胶薄片包覆， 完成同一种类器官芯片内用于柔性制造不 同种类器官。 5.根据权利要求3或4所述 柔性制造类 器官的方法， 其特 征在于： 包 含以下替代步骤： 4)成球后， 先将带有细胞球的琼脂糖薄片放于显微镜视野内， 将基质细胞加入带有细 胞球的琼脂糖薄片中， 之后， 将新的琼脂糖薄片放入培养箱培养， 等待基质细胞充满细胞 球， 充满后， 再在新的琼脂糖薄片中加入基质胶， 等基质胶凝固后获得到基质胶薄片， 将基 质胶薄片与琼脂糖薄片分离， 将 基质胶薄片放入下盖板的凹槽中， 将上盖板和下盖板盖合， 并将布置于下盖板的凹槽内的基质胶薄片包覆， 完成用于培养带外基质的复合类器官的柔 性制造。 6.根据权利要求3或4所述 柔性制造类 器官的方法， 其特 征在于： 包 含以下替代步骤： 4)成球后， 先将带有细胞球的琼脂糖薄片放于装载板的培养皿装载区内， 并置于显微 镜视野内； 5)将带有大尺寸不同长度凸起 阵列的PDMS模具在琼脂糖上倒模获得大尺寸类器官制 造用的大尺寸不同长度凹坑阵列的琼脂糖薄片， 并将大尺寸琼脂糖薄片放在装载板的培养 皿装载区， 控制 显微操作机械臂携带 的玻璃针末端置于显微镜视野内， 将装有细胞球的琼 脂糖薄片中的细胞球依次吸出， 再转移至布置于显微镜视野内的大尺寸琼脂糖薄片中的凹 坑阵列内， 之后， 将带有细胞球的大尺寸琼脂糖薄片放入培养箱培养， 等待细胞球相互融 合， 融合后， 再在融合后的琼脂糖薄片 中加入基质胶， 等基质胶凝固后获得到基质胶薄片， 将基质胶薄片与琼脂糖薄片分离， 将基质胶薄片放入下盖板的凹槽中， 将上盖板和下盖板 盖合， 并将布置于下盖板的凹槽内的基质胶薄片包覆， 完成用于培养大尺寸类器官 的柔性 制造。 7.根据权利要求3或4所述 柔性制造类 器官的方法， 其特 征在于： 包 含以下替代步骤： 4)在获得了带有细胞球的琼脂糖薄片的情况下， 先在装载板的培养皿装载区上放入已 经获得的用于制造互相连通的多类器官的互通凹坑的琼脂糖薄片， 互通凹坑分为细胞球填 充区域和基质细胞填充区域， 再依次将步骤3)获得带有细胞球的琼脂糖薄片放入装载板的 培养皿装载区中， 将装有细胞球的琼脂糖薄片中的细胞球依次用显微操作机械臂的玻璃针 吸出， 再转移至互通凹坑的琼脂糖薄片 中的细胞球填充区域， 并在基质细胞填充区域导入 基质细胞， 之后， 将新的琼脂糖薄片放入培养箱培养， 等待细胞球相互融合， 再在融合后的 琼脂糖薄片 中加入基质胶， 等基质胶凝固后获得到基质胶薄片， 将基质胶薄片与琼脂糖薄 片分离， 将 基质胶薄片放入下盖板的凹槽中， 将上盖板和下盖板盖合， 并将布置于下盖板的 凹槽内的基质胶薄片包覆， 完成用于 培养互相连通类 器官的柔 性制造。 8.根据权利要求3或4所述柔性制造类器官的方法， 其特征在于： 所述步骤1)中细胞液 的浓度为1 ×10e6个/ml。 9.根据权利要求3或4所述柔性制造类器官的方法， 其特征在于： 所述步骤2)中的琼脂 糖的浓度为1 ‑3ml/g。 10.根据权利要求3或4所述柔性制造类器官的方法， 其特征在于： 所述PDMS模具包含手 柄、 本体、 导气通道和高度调整台； 本体与手柄相连， 本体的外边缘沿周向设有高度调整台，权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115491285 A 3