女性生殖器官芯片及其應用
1.本發明涉及器官芯片的技術領域，具體涉及一種女性生殖器官芯片及其應用。
背景技術：
2.生殖健康是人類健康的重要一環，尤其是對于育齡期女性來說。根據世界衛生組織統計數據，15到44歲女性中，約三分之一的健康問題都與生殖系統相關。過去數十年間，人們對生殖健康的研究已有巨大的進步，帶領學者們開發出新的技術和指定新的方案來處理生殖相關的臨床問題。
3.盡管對于女性生殖的基礎科學和臨床轉化取得一定進展，其內在的工作原理仍有待進一步闡明。由于受到倫理規范的限制，對于人體內復雜的生殖行為展開研究仍較為困難，目前常用的手段包括醫學影像技術，如磁共振、超聲和x光斷層掃描等。然而，這些技術主要在于監測器官的病變，對于導致疾病發生的細胞變化和分子過程無能為力。
4.對于機制和功能研究，常用的方法包括利用人體標本做組織外植體培養，但在實際應用時，受到標本稀缺的限制，而且難以長期培養。實驗動物來源的體內實驗同樣存在類似問題，大多實驗動物在生殖系統存在較大物種差異性，某些器官在解剖結構甚至功能都存在顯著不同。例如，小鼠的動情周期基本為4-5天一個循環，然而女性的月經周期為28天；嚙齒類動物和人胎盤的糖類轉運體蛋白差異巨大。近年來，這些種間差異逐漸受到重視，利用動物實驗結果去研究人類生殖，其科學性和有效性有待商榷。
5.因此，開展組織工程技術加速生殖醫學的臨床轉化十分重要，關鍵在于摒棄傳統的細胞培養方法，在體外模仿出體內生殖系統的復雜性從而進行研究。
技術實現要素：
6.本發明的目的在于克服上述背景技術的不足，提供一種女性生殖器官芯片及其應用，該生殖器官芯片利用微流控技術，模仿體內真實的生理和病理狀態，不同器官之間通過連接管道相通，通過持續灌流提供接近生理條件的流體剪切力，實現器官之間的相互溝通和高活性、高功能狀態。
7.為實現上述目的，本發明所設計的一種女性生殖器官芯片，包括器官芯片本體，所述器官芯片本體由pdms上層和pdms下層粘合封接而成；所述器官芯片本體的內腔設置有第一細胞培養單元、第二細胞培養單元、匯入單元、匯出單元以及閥門單元；
8.所述第一細胞培養單元包括第一細胞培養室、第一細胞入口池、第一細胞出口池、第一連接通道以及第二連接通道；所述第一細胞培養室的進口端通過第一連接通道與第一細胞入口池連通，所述第一細胞培養室出口端通過與第二連接通道與第一細胞出口池連通；
9.所述第二細胞培養單元包括第二細胞培養室、第二細胞入口池、第二細胞出口池、第三連接通道以及第四連接通道；所述第二細胞培養室的進口端通過第三連接通道與第二細胞入口池連通，所述第二細胞培養室的出口端通過第四連接通道與第二細胞出口池連
通；所述第一細胞培養室與第二細胞培養室之間通過多孔濾膜隔開；
10.所述閥門單元包括第一閥門、第二閥門、第三閥門以及第四閥門；所述匯入單元的第一流通口通過第一閥門與第一細胞培養單元連通，所述匯入單元的第二流通口通過第二閥門與第二細胞培養單元連通；所述匯出單元的第一通過口通過第三閥門與第一細胞培養單元連通，所述匯出單元的第二通過口通過第四閥門與第二細胞培養單元連通。
11.進一步地，所述匯入單元包括第一匯合入口池、第二匯合入口池、第三匯合入口池、第四匯合入口池、第一匯合通道以及第一匯合腔室；
12.所述第一匯合入口池、第二匯合入口池、第三匯合入口池、第四匯合入口池并聯后通過第一匯合通道與第一匯合腔室連通；
13.所述匯出單元包括第一匯合出口池、第二匯合出口池、第三匯合出口池、第四匯合出口池、第二匯合通道以及第二匯合腔室；
14.所述第二匯合腔室通過第二匯合通道分別與并聯的第一匯合出口池、第二匯合出口池、第三匯合出口池、第四匯合出口池連通。
15.進一步地，所述第一匯合腔室的第一流通口通過第一閥門與第一細胞培養單元的第一連接通道連通，所述第一匯合腔室的第二流通口通過第二閥門與第二細胞培養單元的第三連接通道連通；
16.所述第二匯合腔室的第一通過口通過第三閥門與第一細胞培養單元的第二連接通道連通，所述第二匯合腔室的第二通過口通過第四閥門與第二細胞培養單元的第四連接通道連通。
17.進一步地，所述第一匯合入口池、第二匯合入口池、第三匯合入口池與第四匯合入口池依次平行排列且相鄰兩者之間的間距相等；
18.所述第一匯合入口池與第四匯合入口池以多孔濾膜的延伸平面呈對稱分布，所述第二匯合入口池與第三匯合入口池以多孔濾膜的延伸平面呈對稱分布；
19.所述第一匯合出口池、第二匯合出口池、第三匯合出口池、第四匯合出口池依次平行排列且相鄰兩者之間的間距相等；
20.所述第一匯合出口池與第四匯合出口池以多孔濾膜的延伸平面呈對稱分布，所述第二匯合出口池與第三匯合出口池以多孔濾膜的延伸平面呈對稱分布。
21.進一步地，所述第一連接通道、第二連接通道、第三連接通道以及第四連接通道均為微納流控管道，長度為50-600μm，寬度為50-150μm，高度為100-300μm。
22.本發明還提供一種女性生殖器官芯片的應用，采用上述的女性生殖器官芯片構建女性生殖器官生理模型，所述女性生殖器官生理模型包括卵巢芯片模型、輸卵管芯片模型、子宮芯片模型、陰道芯片模型以及乳腺芯片模型。
23.進一步地，所述卵巢芯片模型的構建方法包括如下步驟：采用女性生殖器官芯片關閉閥門單元，將第一類卵巢體細胞從第一細胞入口池注入器官芯片本體，將第二類卵巢體細胞從第二細胞入口池注入器官芯片本體，即構建出生理狀態下的卵巢芯片模型，第一類卵巢體細胞和第二類卵巢體細胞之間可通過多孔濾膜傳遞信號分子；所述第一類卵巢體細胞選自顆粒細胞和干細胞；所述第二類卵巢體細胞選自卵泡膜細胞、間質細胞、血管內皮細胞和干細胞；
24.所述輸卵管芯片模型的構建方法包括如下步驟：采用女性生殖器官芯片關閉閥門
單元，將第一類輸卵管細胞從第一細胞入口池注入器官芯片本體，將第二類輸卵管細胞從第二細胞入口池注入器官芯片本體，即構建出生理狀態下的輸卵管芯片模型，第一類輸卵管細胞和第二類輸卵管細胞之間可通過多孔濾膜傳遞信號分子；所述第一類輸卵管細胞選自輸卵管上皮細胞和干細胞；所述第二類輸卵管細胞選自輸卵管平滑肌細胞、間質細胞、血管內皮細胞和干細胞；
25.所述子宮芯片模型的構建方法包括如下步驟：采用女性生殖器官芯片關閉閥門單元，將第一類子宮細胞從第一細胞入口池注入器官芯片本體，將第二類子宮細胞從第二細胞入口池注入器官芯片本體，即構建出生理狀態下的子宮芯片模型，第一類子宮細胞和第二類子宮細胞之間可通過多孔濾膜傳遞信號分子；所述第一類子宮細胞選自子宮內膜細胞、子宮腺體細胞和干細胞；所述第二類子宮細胞選自子宮平滑肌細胞、間質細胞、血管內皮細胞和干細胞；
26.所述陰道芯片模型的構建方法包括如下步驟：采用女性生殖器官芯片關閉閥門單元，將第一類陰道細胞從第一細胞入口池注入器官芯片本體，將第二類陰道細胞從第二細胞入口池注入器官芯片本體，即構建出生理狀態下的陰道芯片模型，第一類陰道細胞和第二類陰道細胞之間可通過多孔濾膜傳遞信號分子；所述第一類陰道細胞選自陰道上皮細胞和干細胞；所述第二類陰道細胞選自陰道平滑肌細胞、間質細胞、血管內皮細胞和干細胞；
27.所述乳腺芯片模型的構建方法包括如下步驟：采用女性生殖器官芯片關閉閥門單元，將第一類乳腺細胞從第一細胞入口池注入器官芯片本體，將第二類乳腺細胞從第二細胞入口池注入器官芯片本體，即構建出生理狀態下的乳腺芯片模型，第一類乳腺細胞和第二類乳腺細胞之間可通過多孔濾膜傳遞信號分子；所述第一類乳腺細胞選自乳腺上皮細胞、導管細胞和干細胞；所述第二類乳腺細胞選自乳腺平滑肌細胞、間質細胞、血管內皮細胞和干細胞。
28.進一步地，利用所述的女性生殖器官生理模型通過添加生長因子、趨化因子、衰老因子或者腫瘤細胞中的一種或多種構建女性生殖器官病理模型，所述女性生殖器官病理模型包括纖維化模型、衰老模型以及腫瘤模型。
29.再進一步地，所述纖維化模型的構建方法包括如下步驟：在注入細胞之前，注入0.1-0.5％的i型膠原包被細胞培養室，半小時后用培養基將i型膠原沖刷出來；或者在注入細胞后，在培養基中加入tgfb、il6或者il11因子；
30.所述衰老模型的構建方法包括如下步驟：在細胞的培養基中加入濃度為5％的過氧化氫作為加速衰老因子；
31.所述腫瘤模型的構建方法包括如下步驟：將加入的細胞換為對應器官的腫瘤細胞系，所述腫瘤細胞系選自ovcar、ovhm、id8。
32.更進一步地，利用所述的女性生殖器官生理模型構建卵巢、輸卵管、子宮、陰道和乳腺之間連接的女性多生殖器官芯片模型；
33.所述女性多生殖器官芯片模型構建方法包括如下步驟：開放卵巢芯片模型的第三閥門和第四閥門，將卵巢芯片模型的第一匯合出口池與乳腺芯片模型的第一匯合入口池相連，開放乳腺芯片模型的第一閥門和第二閥門，即可建立卵巢和乳腺之間的聯系；
34.將卵巢芯片模型的第二匯合出口池與輸卵管芯片模型的第一匯合入口池相連，開放輸卵管芯片模型的第一閥門和第二閥門，即可建立卵巢和輸卵管之間的聯系；
35.將卵巢芯片模型的第三匯合出口池與子宮芯片模型的第一匯合入口池相連，開放子宮芯片模型的第一閥門和第二閥門，即可建立卵巢和子宮之間的聯系；
36.將卵巢芯片模型的第四匯合出口池與陰道芯片的第一匯合入口池相連，開放陰道芯片模型的第一閥門和第二閥門，即可建立卵巢和陰道之間的聯系，通過微流控裝置確定培養基的流向，模仿卵巢來源激素對其他女性生殖器官的作用；
37.開放子宮芯片模型的第三閥門和第四閥門，將子宮芯片模型的第一匯合出口池與輸卵管芯片模型的第四匯合入口池相連，將子宮芯片模型的第二匯合出口池與陰道芯片模型的第二匯合入口池相連，將子宮芯片模型的第三匯合出口池與卵巢芯片模型的第四匯合入口池相連。
38.與現有技術相比，本發明具有如下優點：
39.其一，本發明女性生殖器官芯片采用微流控的方法針對整個女性生殖系統構建器官芯片，模仿體內真實的生理和病理狀態，不同器官之間通過連接管道相通，通過持續灌流提供接近生理條件的流體剪切力，實現器官之間的相互溝通和高活性、高功能狀態。
40.其二，本發明女性生殖器官芯片利用微流控技術具有高通量、高集成的特點，使得體外細胞培養操作簡單，少量細胞即可實現多器官在體外大規模的培養，以滿足醫藥研究的需求。
41.其三，本發明女性生殖器官芯片通過控制連接通道的閥門，可自由實現對單個或特定器官進行操作，而排出其他器官因素的影響。
42.其四，本發明女性生殖器官芯片利用微流控技術，在細胞成分、細胞外基質和機械應力等方面模擬體內環境，從而創造出良好的3d培養環境。
附圖說明
43.圖1為一種女性生殖器官芯片的立體示意圖；
44.圖2為女性生殖器官芯片的俯視結構示意圖；
45.圖3為女性多生殖器官芯片模型的連接結構示意圖；
46.圖4為第一類卵巢體細胞中顆粒細胞的免疫熒光圖；
47.圖5為第二類卵巢體細胞中卵泡膜細胞的免疫熒光圖；
48.圖6為第一類子宮細胞中子宮內膜細胞的免疫熒光圖；
49.圖7為第二類子宮細胞中子宮間質細胞的免疫熒光圖；
50.圖中，器官芯片本體1(pdms上層1.1、pdms下層1.2)、第一細胞培養單元2(第一細胞培養室2.1、第一細胞入口池2.2、第一細胞出口池2.3、第一連接通道2.4、第二連接通道2.5)、第二細胞培養單元3(第二細胞培養室3.1、第二細胞入口池3.2、第二細胞出口池3.3、第三連接通道3.4、第四連接通道3.5)、匯入單元4(第一匯合入口池4.1、第二匯合入口池4.2、第三匯合入口池4.3、第四匯合入口池4.4、第一匯合通道4.5、第一匯合腔室4.6)、匯出單元5(第一匯合出口池5.1、第二匯合出口池5.2、第三匯合出口池5.3、第四匯合出口池5.4、第二匯合通道5.5、第二匯合腔室5.6)、閥門單元6(第一閥門6.1、第二閥門6.2、第三閥門6.3、第四閥門6.4)、多孔濾膜7。
具體實施方式
51.下面結合實施案例詳細說明本發明的實施情況，但它們并不構成對本發明的限定，僅作舉例而已。同時通過說明本發明的優點將變得更加清楚和容易理解。
52.實施例1：
53.如圖1和圖2所示的一種女性生殖器官芯片，包括器官芯片本體1，器官芯片本體1由pdms上層1.1和pdms下層1.2粘合封接而成；器官芯片本體1的內腔設置有第一細胞培養單元2、第二細胞培養單元3、匯入單元4、匯出單元5以及閥門單元6。
54.第一細胞培養單元2包括第一細胞培養室2.1、第一細胞入口池2.2、第一細胞出口池2.3、第一連接通道2.4以及第二連接通道2.5；第一細胞培養室2.1的進口端通過第一連接通道2.4與第一細胞入口池2.2連通，第一細胞培養室2.1出口端通過與第二連接通道2.5與第一細胞出口池2.3連通。
55.第二細胞培養單元3包括第二細胞培養室3.1、第二細胞入口池3.2、第二細胞出口池3.3、第三連接通道3.4以及第四連接通道3.5；第二細胞培養室3.1的進口端通過第三連接通道3.4與第二細胞入口池3.2連通，第二細胞培養室3.1的出口端通過第四連接通道3.5與第二細胞出口池3.3連通；第一細胞培養室2.1與第二細胞培養室3.1之間通過多孔濾膜7隔開；第一連接通道2.4、第二連接通道2.5、第三連接通道3.4以及第四連接通道3.5均為微納流控管道，長度為50-600μm，寬度為50-150μm，高度為100-300μm。
56.閥門單元6包括第一閥門6.1、第二閥門6.2、第三閥門6.3以及第四閥門6.4；匯入單元4的第一流通口通過第一閥門6.1與第一細胞培養單元2連通，匯入單元4的第二流通口通過第二閥門6.2與第二細胞培養單元3連通；匯出單元5的第一通過口通過第三閥門6.3與第一細胞培養單元2連通，匯出單元5的第二通過口通過第四閥門6.4與第二細胞培養單元3連通。
57.上述技術方案中，匯入單元4包括第一匯合入口池4.1、第二匯合入口池4.2、第三匯合入口池4.3、第四匯合入口池4.4、第一匯合通道4.5以及第一匯合腔室4.6；第一匯合入口池4.1、第二匯合入口池4.2、第三匯合入口池4.3、第四匯合入口池4.4并聯后通過第一匯合通道4.5與第一匯合腔室4.6連通；第一匯合腔室4.6的第一流通口通過第一閥門6.1與第一細胞培養單元2的第一連接通道2.4連通，可通過第一閥門6.1控制開閉狀態；第一匯合腔室4.6的第二流通口通過第二閥門6.2與第二細胞培養單元3的第三連接通道3.4連通，可通過第二閥門6.2控制開閉狀態；第一匯合入口池4.1、第二匯合入口池4.2、第三匯合入口池4.3與第四匯合入口池4.4依次平行排列且相鄰兩者之間的間距相等；第一匯合入口池4.1與第四匯合入口池4.4以多孔濾膜7的延伸平面呈對稱分布，第二匯合入口池4.2與第三匯合入口池4.3以多孔濾膜7的延伸平面呈對稱分布。
58.上述技術方案中，匯出單元5包括第一匯合出口池5.1、第二匯合出口池5.2、第三匯合出口池5.3、第四匯合出口池5.4、第二匯合通道5.5以及第二匯合腔室5.6；第二匯合腔室5.6通過第二匯合通道5.5分別與并聯的第一匯合出口池5.1、第二匯合出口池5.2、第三匯合出口池5.3、第四匯合出口池5.4連通。第二匯合腔室5.6的第一通過口通過第三閥門6.3與第一細胞培養單元2的第二連接通道2.5連通，可通過第三閥門6.3控制開閉狀態；第二匯合腔室5.6的第二通過口通過第四閥門6.4與第二細胞培養單元3的第四連接通道3.5連通，可通過第四閥門6.4控制開閉狀態。第一匯合出口池5.1、第二匯合出口池5.2、第三匯
合出口池5.3、第四匯合出口池5.4依次平行排列且相鄰兩者之間的間距相等；第一匯合出口池5.1與第四匯合出口池5.4以多孔濾膜7的延伸平面呈對稱分布，第二匯合出口池5.2與第三匯合出口池5.3以多孔濾膜7的延伸平面呈對稱分布。
59.實施例2：
60.本發明的一種上述女性生殖器官芯片的應用，采用上述的女性生殖器官芯片可以分別構建女性生殖器官生理模型，女性生殖器官生理模型包括卵巢芯片模型、輸卵管芯片模型、子宮芯片模型、陰道芯片模型以及乳腺芯片模型。
61.卵巢芯片模型的構建方法包括如下步驟：采用女性生殖器官芯片關閉閥門單元6，將第一類卵巢體細胞從第一細胞入口池2.2注入器官芯片本體1，將第二類卵巢體細胞從第二細胞入口池3.2注入器官芯片本體1，即構建出生理狀態下的卵巢芯片模型，第一類卵巢體細胞和第二類卵巢體細胞之間可通過多孔濾膜7傳遞信號分子；第一類卵巢體細胞選自顆粒細胞和干細胞；第二類卵巢體細胞選自卵泡膜細胞、間質細胞、血管內皮細胞和干細胞；本實施例中，第一類卵巢體細胞中選自顆粒細胞，顆粒細胞的免疫熒光圖如圖4所示；第二類卵巢體細胞選自卵泡膜細胞，卵泡膜細胞的免疫熒光圖如圖5所示。
62.輸卵管芯片模型的構建方法包括如下步驟：采用女性生殖器官芯片關閉閥門單元6，將第一類輸卵管細胞從第一細胞入口池2.2注入器官芯片本體1，將第二類輸卵管細胞從第二細胞入口池3.2注入器官芯片本體1，即構建出生理狀態下的輸卵管芯片模型，第一類輸卵管細胞和第二類輸卵管細胞之間可通過多孔濾膜7傳遞信號分子；第一類輸卵管細胞選自輸卵管上皮細胞和干細胞；第二類輸卵管細胞選自輸卵管平滑肌細胞、間質細胞、血管內皮細胞和干細胞；
63.子宮芯片模型的構建方法包括如下步驟：采用女性生殖器官芯片關閉閥門單元6，將第一類子宮細胞從第一細胞入口池2.2注入器官芯片本體1，將第二類子宮細胞從第二細胞入口池3.2注入器官芯片本體1，即構建出生理狀態下的子宮芯片模型，第一類子宮細胞和第二類子宮細胞之間可通過多孔濾膜7傳遞信號分子；第一類子宮細胞選自子宮內膜細胞、子宮腺體細胞和干細胞；第二類子宮細胞選自子宮平滑肌細胞、間質細胞、血管內皮細胞和干細胞；本實施例中，第一類子宮細胞選自子宮內膜細胞，子宮內膜細胞的免疫熒光圖如圖6所示；第二類子宮細胞選自子宮間質細胞，子宮間質細胞的免疫熒光圖如圖7所示。
64.陰道芯片模型的構建方法包括如下步驟：采用女性生殖器官芯片關閉閥門單元6，將第一類陰道細胞從第一細胞入口池2.2注入器官芯片本體1，將第二類陰道細胞從第二細胞入口池3.2注入器官芯片本體1，即構建出生理狀態下的陰道芯片模型，第一類陰道細胞和第二類陰道細胞之間可通過多孔濾膜7傳遞信號分子；第一類陰道細胞選自陰道上皮細胞和干細胞；第二類陰道細胞選自陰道平滑肌細胞、間質細胞、血管內皮細胞和干細胞；
65.乳腺芯片模型的構建方法包括如下步驟：采用女性生殖器官芯片關閉閥門單元6，將第一類乳腺細胞從第一細胞入口池2.2注入器官芯片本體1，將第二類乳腺細胞從第二細胞入口池3.2注入器官芯片本體1，即構建出生理狀態下的乳腺芯片模型，第一類乳腺細胞和第二類乳腺細胞之間可通過多孔濾膜7傳遞信號分子；第一類乳腺細胞選自乳腺上皮細胞、導管細胞和干細胞；第二類乳腺細胞選自乳腺平滑肌細胞、間質細胞、血管內皮細胞和干細胞。
66.本實施例中，細胞可為動物來源，包括但不限于猴、小鼠、大鼠、豬、牛、羊等哺乳動
物，從實驗動物中心和屠宰場獲得動物的子宮標本。也可為臨床患者標本來源的原代細胞，以及各種來源的細胞系，包括但不限于kgn、cov434、vk2/e6e7等。各個芯片模型中的兩個細胞培養室根據所處條件和要求，可以同時應用進行復雜培養，或者選擇其中一個培養室進行簡單培養。
67.實施例3：
68.本發明的一種利用上述的女性生殖器官生理模型通過添加生長因子、趨化因子、衰老因子或者腫瘤細胞中的一種或多種構建女性生殖器官病理模型，女性生殖器官病理模型包括纖維化模型、衰老模型以及腫瘤模型。
69.纖維化模型的構建方法包括如下步驟：在注入細胞之前，注入0.1-0.5％的i型膠原包被細胞培養室，半小時后用培養基將i型膠原沖刷出來；或者在注入細胞后，在培養基中加入tgfb、il6或者il11因子；
70.衰老模型的構建方法包括如下步驟：在細胞的培養基中加入濃度為5％的過氧化氫作為加速衰老因子；
71.腫瘤模型的構建方法包括如下步驟：將加入的細胞換為對應器官的腫瘤細胞系，腫瘤細胞系包括但不限于ovcar、ovhm、id8等。
72.實施例4：
73.本發明的一種利用上述的女性生殖器官生理模型構建卵巢、輸卵管、子宮、陰道和乳腺之間連接的女性多生殖器官芯片模型。
74.女性多生殖器官芯片模型構建方法包括如下步驟：開放卵巢芯片模型的第三閥門6.3和第四閥門6.4，將卵巢芯片模型的第一匯合出口池5.1與乳腺芯片模型的第一匯合入口池4.1相連，開放乳腺芯片模型的第一閥門6.1和第二閥門6.2，即可建立卵巢和乳腺之間的聯系；將卵巢芯片模型的第二匯合出口池5.2與輸卵管芯片模型的第一匯合入口池4.1相連，開放輸卵管芯片模型的第一閥門6.1和第二閥門6.2，即可建立卵巢和輸卵管之間的聯系；將卵巢芯片模型的第三匯合出口池5.3與子宮芯片模型的第一匯合入口池4.1相連，開放子宮芯片模型的第一閥門6.1和第二閥門6.2，即可建立卵巢和子宮之間的聯系；將卵巢芯片模型的第四匯合出口池5.4與陰道芯片的第一匯合入口池4.1相連，開放陰道芯片模型的第一閥門6.1和第二閥門6.2，即可建立卵巢和陰道之間的聯系，通過微流控裝置確定培養基的流向，模仿卵巢來源激素對其他女性生殖器官的作用；同時，女性生殖器官均接受來自盆腔血管的血供，且以子宮獲得供應的血液最為豐富，開放子宮芯片模型的第三閥門6.3和第四閥門6.4，將子宮芯片模型的第一匯合出口池5.1與輸卵管芯片模型的第四匯合入口池4.4相連，將子宮芯片模型的第二匯合出口池5.2與陰道芯片模型的第二匯合入口池4.2相連，將子宮芯片模型的第三匯合出口池5.3與卵巢芯片模型的第四匯合入口池4.4相連。
75.以上，僅為本發明的具體實施方式，應當指出，任何熟悉本領域的技術人員在本發明所揭示的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內，其余未詳細說明的為現有技術。
技術特征：
1.一種女性生殖器官芯片，其特征在于：包括器官芯片本體(1)，所述器官芯片本體(1)由pdms上層(1.1)和pdms下層(1.2)粘合封接而成；所述器官芯片本體(1)的內腔設置有第一細胞培養單元(2)、第二細胞培養單元(3)、匯入單元(4)、匯出單元(5)以及閥門單元(6)；所述第一細胞培養單元(2)包括第一細胞培養室(2.1)、第一細胞入口池(2.2)、第一細胞出口池(2.3)、第一連接通道(2.4)以及第二連接通道(2.5)；所述第一細胞培養室(2.1)的進口端通過第一連接通道(2.4)與第一細胞入口池(2.2)連通，所述第一細胞培養室(2.1)出口端通過與第二連接通道(2.5)與第一細胞出口池(2.3)連通；所述第二細胞培養單元(3)包括第二細胞培養室(3.1)、第二細胞入口池(3.2)、第二細胞出口池(3.3)、第三連接通道(3.4)以及第四連接通道(3.5)；所述第二細胞培養室(3.1)的進口端通過第三連接通道(3.4)與第二細胞入口池(3.2)連通，所述第二細胞培養室(3.1)的出口端通過第四連接通道(3.5)與第二細胞出口池(3.3)連通；所述第一細胞培養室(2.1)與第二細胞培養室(3.1)之間通過多孔濾膜(7)隔開；所述閥門單元(6)包括第一閥門(6.1)、第二閥門(6.2)、第三閥門(6.3)以及第四閥門(6.4)；所述匯入單元(4)的第一流通口通過第一閥門(6.1)與第一細胞培養單元(2)連通，所述匯入單元(4)的第二流通口通過第二閥門(6.2)與第二細胞培養單元(3)連通；所述匯出單元(5)的第一通過口通過第三閥門(6.3)與第一細胞培養單元(2)連通，所述匯出單元(5)的第二通過口通過第四閥門(6.4)與第二細胞培養單元(3)連通。2.根據權利要求1所述的女性生殖器官芯片，其特征在于：所述匯入單元(4)包括第一匯合入口池(4.1)、第二匯合入口池(4.2)、第三匯合入口池(4.3)、第四匯合入口池(4.4)、第一匯合通道(4.5)以及第一匯合腔室(4.6)；所述第一匯合入口池(4.1)、第二匯合入口池(4.2)、第三匯合入口池(4.3)、第四匯合入口池(4.4)并聯后通過第一匯合通道(4.5)與第一匯合腔室(4.6)連通；所述匯出單元(5)包括第一匯合出口池(5.1)、第二匯合出口池(5.2)、第三匯合出口池(5.3)、第四匯合出口池(5.4)、第二匯合通道(5.5)以及第二匯合腔室(5.6)；所述第二匯合腔室(5.6)通過第二匯合通道(5.5)分別與并聯的第一匯合出口池(5.1)、第二匯合出口池(5.2)、第三匯合出口池(5.3)、第四匯合出口池(5.4)連通。3.根據權利要求2所述的女性生殖器官芯片，其特征在于：所述第一匯合腔室(4.6)的第一流通口通過第一閥門(6.1)與第一細胞培養單元(2)的第一連接通道(2.4)連通，所述第一匯合腔室(4.6)的第二流通口通過第二閥門(6.2)與第二細胞培養單元(3)的第三連接通道(3.4)連通；所述第二匯合腔室(5.6)的第一通過口通過第三閥門(6.3)與第一細胞培養單元(2)的第二連接通道(2.5)連通，所述第二匯合腔室(5.6)的第二通過口通過第四閥門(6.4)與第二細胞培養單元(3)的第四連接通道(3.5)連通。4.根據權利要求3所述的女性生殖器官芯片，其特征在于：所述第一匯合入口池(4.1)、第二匯合入口池(4.2)、第三匯合入口池(4.3)與第四匯合入口池(4.4)依次平行排列且相鄰兩者之間的間距相等；所述第一匯合入口池(4.1)與第四匯合入口池(4.4)以多孔濾膜(7)的延伸平面呈對稱分布，所述第二匯合入口池(4.2)與第三匯合入口池(4.3)以多孔濾膜(7)的延伸平面呈對稱分布；
所述第一匯合出口池(5.1)、第二匯合出口池(5.2)、第三匯合出口池(5.3)、第四匯合出口池(5.4)依次平行排列且相鄰兩者之間的間距相等；所述第一匯合出口池(5.1)與第四匯合出口池(5.4)以多孔濾膜(7)的延伸平面呈對稱分布，所述第二匯合出口池(5.2)與第三匯合出口池(5.3)以多孔濾膜(7)的延伸平面呈對稱分布。5.根據權利要求1～4任一項所述的女性生殖器官芯片，其特征在于：所述第一連接通道(2.4)、第二連接通道(2.5)、第三連接通道(3.4)以及第四連接通道(3.5)均為微納流控管道，長度為50-600μm，寬度為50-150μm，高度為100-300μm。6.一種女性生殖器官芯片的應用，其特征在于：采用權利要求1～5任一項所述的女性生殖器官芯片構建女性生殖器官生理模型，所述女性生殖器官生理模型包括卵巢芯片模型、輸卵管芯片模型、子宮芯片模型、陰道芯片模型以及乳腺芯片模型。7.根據權利要求6所述的應用，其特征在于：所述卵巢芯片模型的構建方法包括如下步驟：采用女性生殖器官芯片關閉閥門單元(6)，將第一類卵巢體細胞從第一細胞入口池(2.2)注入器官芯片本體(1)，將第二類卵巢體細胞從第二細胞入口池(3.2)注入器官芯片本體(1)，即構建出生理狀態下的卵巢芯片模型，第一類卵巢體細胞和第二類卵巢體細胞之間可通過多孔濾膜(7)傳遞信號分子；所述第一類卵巢體細胞選自顆粒細胞和干細胞；所述第二類卵巢體細胞選自卵泡膜細胞、間質細胞、血管內皮細胞和干細胞；所述輸卵管芯片模型的構建方法包括如下步驟：采用女性生殖器官芯片關閉閥門單元(6)，將第一類輸卵管細胞從第一細胞入口池(2.2)注入器官芯片本體(1)，將第二類輸卵管細胞從第二細胞入口池(3.2)注入器官芯片本體(1)，即構建出生理狀態下的輸卵管芯片模型，第一類輸卵管細胞和第二類輸卵管細胞之間可通過多孔濾膜(7)傳遞信號分子；所述第一類輸卵管細胞選自輸卵管上皮細胞和干細胞；所述第二類輸卵管細胞選自輸卵管平滑肌細胞、間質細胞、血管內皮細胞和干細胞；所述子宮芯片模型的構建方法包括如下步驟：采用女性生殖器官芯片關閉閥門單元(6)，將第一類子宮細胞從第一細胞入口池(2.2)注入器官芯片本體(1)，將第二類子宮細胞從第二細胞入口池(3.2)注入器官芯片本體(1)，即構建出生理狀態下的子宮芯片模型，第一類子宮細胞和第二類子宮細胞之間可通過多孔濾膜(7)傳遞信號分子；所述第一類子宮細胞選自子宮內膜細胞、子宮腺體細胞和干細胞；所述第二類子宮細胞選自子宮平滑肌細胞、間質細胞、血管內皮細胞和干細胞；所述陰道芯片模型的構建方法包括如下步驟：采用女性生殖器官芯片關閉閥門單元(6)，將第一類陰道細胞從第一細胞入口池(2.2)注入器官芯片本體(1)，將第二類陰道細胞從第二細胞入口池(3.2)注入器官芯片本體(1)，即構建出生理狀態下的陰道芯片模型，第一類陰道細胞和第二類陰道細胞之間可通過多孔濾膜(7)傳遞信號分子；所述第一類陰道細胞選自陰道上皮細胞和干細胞；所述第二類陰道細胞選自陰道平滑肌細胞、間質細胞、血管內皮細胞和干細胞；所述乳腺芯片模型的構建方法包括如下步驟：采用女性生殖器官芯片關閉閥門單元(6)，將第一類乳腺細胞從第一細胞入口池(2.2)注入器官芯片本體(1)，將第二類乳腺細胞從第二細胞入口池(3.2)注入器官芯片本體(1)，即構建出生理狀態下的乳腺芯片模型，第一類乳腺細胞和第二類乳腺細胞之間可通過多孔濾膜(7)傳遞信號分子；所述第一類乳腺
細胞選自乳腺上皮細胞、導管細胞和干細胞；所述第二類乳腺細胞選自乳腺平滑肌細胞、間質細胞、血管內皮細胞和干細胞。8.根據權利要求7所述的應用，其特征在于：利用所述的女性生殖器官生理模型通過添加生長因子、趨化因子、衰老因子或者腫瘤細胞中的一種或多種構建女性生殖器官病理模型，所述女性生殖器官病理模型包括纖維化模型、衰老模型以及腫瘤模型。9.根據權利要求8所述的應用，其特征在于：所述纖維化模型的構建方法包括如下步驟：在注入細胞之前，注入0.1-0.5％的i型膠原包被細胞培養室，半小時后用培養基將i型膠原沖刷出來；或者在注入細胞后，在培養基中加入tgfb、il6或者il11因子；所述衰老模型的構建方法包括如下步驟：在細胞的培養基中加入濃度為5％的過氧化氫作為加速衰老因子；所述腫瘤模型的構建方法包括如下步驟：將加入的細胞換為對應器官的腫瘤細胞系，所述腫瘤細胞系選自ovcar、ovhm、id8。10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于：利用所述的女性生殖器官生理模型構建卵巢、輸卵管、子宮、陰道和乳腺之間連接的女性多生殖器官芯片模型；所述女性多生殖器官芯片模型構建方法包括如下步驟：開放卵巢芯片模型的第三閥門(6.3)和第四閥門(6.4)，將卵巢芯片模型的第一匯合出口池(5.1)與乳腺芯片模型的第一匯合入口池(4.1)相連，開放乳腺芯片模型的第一閥門(6.1)和第二閥門(6.2)，即可建立卵巢和乳腺之間的聯系；將卵巢芯片模型的第二匯合出口池(5.2)與輸卵管芯片模型的第一匯合入口池(4.1)相連，開放輸卵管芯片模型的第一閥門(6.1)和第二閥門(6.2)，即可建立卵巢和輸卵管之間的聯系；將卵巢芯片模型的第三匯合出口池(5.3)與子宮芯片模型的第一匯合入口池(4.1)相連，開放子宮芯片模型的第一閥門(6.1)和第二閥門(6.2)，即可建立卵巢和子宮之間的聯系；將卵巢芯片模型的第四匯合出口池(5.4)與陰道芯片的第一匯合入口池(4.1)相連，開放陰道芯片模型的第一閥門(6.1)和第二閥門(6.2)，即可建立卵巢和陰道之間的聯系，通過微流控裝置確定培養基的流向，模仿卵巢來源激素對其他女性生殖器官的作用；開放子宮芯片模型的第三閥門(6.3)和第四閥門(6.4)，將子宮芯片模型的第一匯合出口池(5.1)與輸卵管芯片模型的第四匯合入口池(4.4)相連，將子宮芯片模型的第二匯合出口池(5.2)與陰道芯片模型的第二匯合入口池(4.2)相連，將子宮芯片模型的第三匯合出口池(5.3)與卵巢芯片模型的第四匯合入口池(4.4)相連。
技術總結
本發明公開了一種女性生殖器官芯片及其應用，該器官芯片包括器官芯片本體，器官芯片本體由PDMS上層和PDMS下層粘合封接而成；器官芯片本體的內腔設置有第一細胞培養單元、第二細胞培養單元、匯入單元、匯出單元、閥門單元；第一細胞培養單元包括第一細胞培養室、第一細胞入口池、第一細胞出口池、第一連接通道、第二連接通道；第二細胞培養單元包括第二細胞培養室、第二細胞入口池、第二細胞出口池、第三連接通道、第四連接通道。本發明采用微流控技術對整個女性生殖系統構建器官芯片，模仿體內真實的生理和病理狀態，不同器官之間通過連接管道相通，通過持續灌流提供接近生理條件的流體剪切力，實現器官之間的相互溝通和高活性、高功能狀態。能狀態。能狀態。
