本發(fā)明涉及生物組織工程和生物醫(yī)藥，尤其涉及一種血管化組織培養(yǎng)芯片及其構(gòu)建方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、藥物引起的肝毒性和肝損傷是急性肝衰竭的主要原因，已成為一個重大的健康問題，藥物肝毒性也是導(dǎo)致藥物臨床試驗(yàn)失敗的主要原因之一。目前，藥物的肝毒性通常在動物模型中進(jìn)行評估，而動物模型由于與人類存在種間差異常常無法準(zhǔn)確預(yù)測臨床反應(yīng)。因此，開發(fā)一個準(zhǔn)確、有效的模型來評估藥物的肝毒性具有十分重要的意義。

2、藥物導(dǎo)致的皮膚不良反應(yīng)在世界范圍內(nèi)普遍存在，常由口服或靜脈注射的藥物進(jìn)入體循環(huán)后引起。在住院患者中，皮膚藥物不良反應(yīng)影響了高達(dá)10%的患者，其中2%-6.7%的皮膚不良反應(yīng)可發(fā)展為嚴(yán)重且可能危及生命的嚴(yán)重皮膚不良反應(yīng)，其發(fā)病率因人群和觸發(fā)藥物而異?；谝陨犀F(xiàn)狀，前瞻性篩選藥物并預(yù)測系統(tǒng)用藥導(dǎo)致的皮膚不良反應(yīng)具有重要的意義。

3、隨著科技進(jìn)步，特別是微流控、微加工技術(shù)和組織工程的融合，推動了器官芯片技術(shù)的興起，器官芯片逐漸成為大規(guī)模藥物篩選的理想工具之一。

4、器官芯片能夠在體外高度模擬人體器官功能，并提供了一個高度仿生的、可控的微環(huán)境，顯著提升了對藥物反應(yīng)的預(yù)測準(zhǔn)確性。但是目前的器官芯片藥物測試模型仍存在局限性。

5、為了在器官芯片上實(shí)現(xiàn)全身給藥和局部透皮給藥下的藥物肝毒性評估，需要在一個芯片上同時構(gòu)建高仿生肝組織和皮膚組織來提高藥物測試的系統(tǒng)性和準(zhǔn)確性。目前的肝毒性器官芯片藥物測試模型仍然存在局限性：其一，很少有研究在用于藥物測試的器官芯片中包含皮膚系統(tǒng)，難以同時評估全身給藥和局部透皮給藥的肝毒性；其二，肝臟和皮膚微環(huán)境的體外精確控制是需要解決的重要挑戰(zhàn)。其三，體外構(gòu)建血管化組織是準(zhǔn)確進(jìn)行藥物測試的先決條件，而血管化組織的構(gòu)建一直是研究的難點(diǎn)，目前的片上組織往往缺乏血管結(jié)構(gòu)，肝臟是高度血管化的組織，皮膚真皮層也具有豐富的毛細(xì)血管。

6、包含肝臟的皮膚芯片為藥物導(dǎo)致的皮膚不良反應(yīng)研究提供了新的研究手段，但其仍然存在以下局限性：其一，由于系統(tǒng)用藥的藥物進(jìn)入體循環(huán)介導(dǎo)的皮膚不良反應(yīng)的潛在機(jī)制比接觸性皮膚不良反應(yīng)要復(fù)雜得多，而現(xiàn)有體外皮膚藥物不良反應(yīng)研究模型難以重現(xiàn)體內(nèi)肝臟和免疫影響下的皮膚不良反應(yīng)，需要能包含上游細(xì)胞過程（例如，肝代謝）的器官芯片模型；其二，在現(xiàn)有的多器官芯片中，由于系統(tǒng)設(shè)計相比于單種器官的系統(tǒng)更復(fù)雜，在復(fù)雜芯片上重構(gòu)組織難度更大，導(dǎo)致芯片上的肝臟組織和皮膚組織仿生性受到了極大地限制；其三，皮膚和肝臟微環(huán)境體外精確控制是需要解決的重要挑戰(zhàn)，對藥物測試的準(zhǔn)確性有重大的影響，需要在芯片上復(fù)現(xiàn)皮膚組織的動態(tài)氣-液界面培養(yǎng)和肝臟組織復(fù)雜的血液動力學(xué)條件。

7、申請?zhí)枮?02210937506.x的發(fā)明專利申請公開了用于多組織共培養(yǎng)的器官芯片與對多組織功能調(diào)節(jié)作用的檢測方法，該芯片用于多組織功能調(diào)節(jié)作用的檢測的過程中，操作難度大，且存在一定的局限性，即不能模擬口服給藥的藥物在經(jīng)過肝臟消化吸收后對第一培養(yǎng)室中的細(xì)胞、組織或類器官的影響。

8、因此，為了在器官芯片平臺上全面評估不同給藥途徑下的藥物肝毒性或全身給藥的皮膚不良反應(yīng)，有必要構(gòu)建一個同時包含高仿生肝臟和皮膚組織的芯片，以增強(qiáng)藥物測試的系統(tǒng)性和預(yù)測準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提供了一種同時包含血管化皮膚和血管化肝臟的模型，具有精確可控的流體微環(huán)境的血管化組織培養(yǎng)芯片及其構(gòu)建方法與應(yīng)用。

2、所述的血管化組織培養(yǎng)芯片，包括由上至下依次疊置的第一層子芯片1和第五層子芯片5；

3、所述第一層子芯片1設(shè)置有入液口101，出液口103，入液口101和出液口103之間設(shè)有兩個培養(yǎng)腔102；

4、第一層子芯片1和第五層子芯片5之間還設(shè)有多孔膜3，多孔膜3覆蓋各培養(yǎng)腔102下端；

5、所述第五層子芯片5上表面設(shè)置有銜接槽道501，入液口101和出液口103之間通過銜接槽道501連通構(gòu)成u型通道；銜接槽道501內(nèi)設(shè)有陣列排列的頂柱502，頂柱502上端設(shè)有過流槽503，頂柱502上端抵靠多孔膜3下端。

6、所述的多孔膜3上下兩側(cè)分別設(shè)有第一密封墊2和第二密封墊4，上層板1和第一密封墊2合攏并夾緊，第一密封墊2和第二密封墊4以夾緊多孔膜3，第一密封墊2上設(shè)有與各培養(yǎng)腔102對齊第二貫通孔202，第二密封墊4上設(shè)有貫通腰槽401，第一密封墊2和第二密封墊4上還設(shè)有第一貫通孔201和第三貫通孔203，第一貫通孔201和第三貫通孔203分別與入液口101和出液口103對齊。

7、優(yōu)選的，所述的多孔膜3的孔徑為0.4~1?μm，孔隙率為5%~20%。

8、細(xì)胞無法穿過多孔膜，多孔膜可以物理支撐組織培養(yǎng)，另外多孔膜的多孔特性可以保證培養(yǎng)液的營養(yǎng)物質(zhì)傳輸?shù)浇M織支撐長期培養(yǎng)，組織的代謝廢物也可通過多孔膜擴(kuò)散到培養(yǎng)液中。

9、優(yōu)選的，所述的多孔膜為聚碳酸酯（pc）多孔膜、聚四氟乙烯（ptfe）多孔膜或聚對苯二甲酸乙二醇酯（pet）多孔膜。

10、優(yōu)選的，所述的貫通腰槽401處設(shè)有沉槽402，多孔膜3放置在沉槽402內(nèi)。

11、貫通腰槽401面積略小于多孔膜3，沉槽402起到定位多孔膜3的作用，避免多孔膜3安裝錯位，同時可壓住多孔膜3的外緣，避免水平竄動。

12、優(yōu)選的，銜接槽道501中央設(shè)有呈直線排列的多個可轉(zhuǎn)動的調(diào)節(jié)柱6，調(diào)節(jié)柱6設(shè)有條形擋片601，調(diào)節(jié)柱6一端設(shè)有轉(zhuǎn)動軸602，轉(zhuǎn)動軸602與第五層子芯片5轉(zhuǎn)動連接并穿過第五層子芯片5，轉(zhuǎn)動軸602端部設(shè)有環(huán)槽603，還設(shè)有多個碟簧片7，碟簧片7設(shè)有u型卡槽702，u型卡槽702底端設(shè)有卡接部701，卡接部701與環(huán)槽603卡接，碟簧片7外緣抵靠在第五層子芯片5底端。

13、所述的頂柱502表面圓滑，無棱角。頂柱設(shè)計不含菱角，避免流體運(yùn)行時滯留氣泡。

14、所述的第一層芯片1和第五層芯片5的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）、聚二甲基硅氧烷（pdms）、聚四氟乙烯（ptfe）或聚乳酸（pla）。選用無毒、無刺激性的材料制作器官芯片，減少對細(xì)胞生長的不利影響。

15、所述第一層子芯片和第五層子芯片的加工方法包括3d打印方法、激光刻蝕方法、數(shù)控銑刻方法或熱壓法方法。

16、所述的血管化組織培養(yǎng)芯片為子芯片通過超聲焊接方法、等離子體封接方法、夾具組裝方法、螺紋組裝方法或膠連接組裝方法進(jìn)行組裝而成。

17、所述的血管化組織培養(yǎng)芯片的構(gòu)建方法，包括以下步驟：

18、s1、將血管化組織培養(yǎng)芯片的各層子芯片和配件組裝后滅菌，得到血管化組織培養(yǎng)芯片；

19、s2、血管組織構(gòu)建：將臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞懸液接種到步驟s1中的血管化組織培養(yǎng)芯片的第一培養(yǎng)腔和第二培養(yǎng)腔中，置于培養(yǎng)箱中靜置一段時間使臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞懸液凝固，并形成初步的血管組織結(jié)構(gòu)；

20、s3、皮膚組織構(gòu)建：將成纖維細(xì)胞懸液接種到步驟s2中的血管化組織培養(yǎng)芯片的第一培養(yǎng)腔，覆蓋在已形成的血管組織上方，置于培養(yǎng)箱中靜置一段時間使成纖維細(xì)胞懸液凝固，皮膚的真皮組織直接位于血管組織上方，再將角質(zhì)形成細(xì)胞懸液接種于凝固后的成纖維細(xì)胞懸液上表面，靜置一段時間使角質(zhì)形成細(xì)胞貼附；

21、s4、動態(tài)培養(yǎng)：通過入液口向步驟s3中的血管化組織培養(yǎng)芯片中注入培養(yǎng)液ⅰ，從第一培養(yǎng)腔上方向第一培養(yǎng)腔加入培養(yǎng)液ⅱ，進(jìn)行動態(tài)培養(yǎng)；

22、s5、誘導(dǎo)表皮分化：在皮膚組織初步形成后，吸取出第一培養(yǎng)腔中的培養(yǎng)液ⅱ，從入液口注入培養(yǎng)液ⅲ替換u型通道中的培養(yǎng)液為培養(yǎng)液ⅲ，構(gòu)建皮膚組織的氣-液界面培養(yǎng)微環(huán)境，動態(tài)培養(yǎng)形成具有角質(zhì)層的血管化皮膚組織；

23、s6、肝臟組織構(gòu)建：將肝臟組織細(xì)胞懸液接種到步驟s5中的血管化組織培養(yǎng)芯片的第二培養(yǎng)腔，肝臟組織細(xì)胞懸液覆蓋于血管組織上方，置于培養(yǎng)箱中靜置一段時間使肝臟組織細(xì)胞懸液凝固，向第二培養(yǎng)腔中加入培養(yǎng)液ⅳ，動態(tài)培養(yǎng)形成功能成熟的血管化肝組織。

24、在所述的血管化組織培養(yǎng)芯片的構(gòu)建方法中，全程采用無菌技術(shù)。

25、步驟s1中，在組裝前，除多孔膜，其他子芯片和密封墊用清水清洗干凈后放置在75%酒精中浸泡一定時間，取出所述子芯片放在超凈臺中，自然晾干，再將所有的子芯片、密封墊和多孔膜均置于生物安全柜中進(jìn)行紫外照射滅菌；所用的配件采用高壓蒸汽滅菌法于120?℃條件下進(jìn)行滅菌。

26、用清水對芯片進(jìn)行徹底清洗，去除表面的塵埃、污物和有機(jī)殘留物；確保在清洗過程中輕柔操作，避免對芯片造成物理損害；75%酒精浸泡有助于進(jìn)一步去除可能殘留的有機(jī)物或油漬，并降低生物污染的風(fēng)險；紫外光具有很強(qiáng)的殺菌能力，可以進(jìn)一步消除生物污染物。

27、優(yōu)選的，步驟s1中，所述的滅菌包括紫外照射滅菌或環(huán)氧乙烷滅菌。

28、優(yōu)選的，步驟s2中，所述的臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞懸液的濃度為1×106~5×106個/ml。

29、優(yōu)選的，所述的臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞懸液、成纖維細(xì)胞懸液、以及肝臟組織細(xì)胞懸液的懸浮液至少包括ⅰ型鼠尾膠原溶液、纖維蛋白凝膠溶液、透明質(zhì)酸溶液、層粘連蛋白溶液或ⅰ型鼠尾膠原與牛纖維蛋白混合溶液中的一種。

30、優(yōu)選的，所述的ⅰ型鼠尾膠原溶液的濃度為2.5?mg/ml。

31、優(yōu)選的，所述的牛纖維蛋白溶液的濃度為2.5?mg/ml。

32、優(yōu)選的，當(dāng)懸浮液選擇ⅰ型鼠尾膠原溶液時，在接種前，在冰浴的條件下調(diào)節(jié)懸液的ph值至7~7.4。

33、優(yōu)選的，當(dāng)懸浮液選擇牛纖維蛋白溶液時，在接種前，在冰浴的條件下加入凝血酶，凝血酶在懸液中的濃度為3?u/ml，快速混合均勻。

34、進(jìn)一步優(yōu)選，所述的臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞懸液、成纖維細(xì)胞懸液、以及肝臟組織細(xì)胞懸液的懸浮液為ⅰ型鼠尾膠原溶液和牛纖維蛋白溶液的混合液時，ⅰ型鼠尾膠原溶液和牛纖維蛋白溶液的體積比為0.5~2：1。

35、優(yōu)選的，所述的角質(zhì)形成細(xì)胞懸液的懸浮液包括角質(zhì)形成細(xì)胞培養(yǎng)液。

36、優(yōu)選的，所述的角質(zhì)形成細(xì)胞懸液的濃度為1×106~2×106個/ml。

37、優(yōu)選的，所述的成纖維細(xì)胞懸液的濃度為0.5×106~3×106個/ml。

38、優(yōu)選的，所述的培養(yǎng)液ⅰ以高糖dmem培養(yǎng)液為基液，添加0.1%抗生素、30~50?ng/ml內(nèi)皮生長因子egf和10%胎牛血清。

39、優(yōu)選的，所述的角質(zhì)形成細(xì)胞為細(xì)胞系時，所述的培養(yǎng)液ⅱ以高糖dmem培養(yǎng)液為基液，添加0.1%抗生素和10%胎牛血清；所述的角質(zhì)形成細(xì)胞為原代提取細(xì)胞時，所述的培養(yǎng)液ⅱ為商用角質(zhì)形成細(xì)胞培養(yǎng)液。

40、進(jìn)一步優(yōu)選，所述的角質(zhì)形成細(xì)胞培養(yǎng)液包含角質(zhì)形成細(xì)胞培養(yǎng)液sfm。

41、優(yōu)選的，步驟s4中和步驟s5中，所述的血管化組織培養(yǎng)芯片靜止水平放置時，u型通道中的培養(yǎng)液的液面高度不高于皮膚組織上表面水平線高度，第二培養(yǎng)腔中的液面高度不高于皮膚組織上表面水平線高度。

42、優(yōu)選的，步驟s6中，所述的肝臟組織細(xì)胞懸液中肝細(xì)胞濃度為2×106~4×106個/ml，肝竇內(nèi)皮細(xì)胞密度為0.35×106~0.7×106個/ml，肝星狀細(xì)胞濃度為0.1~0.2×106個/ml，肝巨噬細(xì)胞濃度為0.05×106~0.1×106個/ml。

43、優(yōu)選的，所述的角質(zhì)形成細(xì)胞為細(xì)胞系時，所述的培養(yǎng)液ⅲ以高糖dmem培養(yǎng)液為基液，添加0.1%抗生素、1.8?mm氯化鈣、20~50?ng/ml內(nèi)皮生長因子egf和10%胎牛血清；所述的角質(zhì)形成細(xì)胞為原代提取細(xì)胞時，所述的培養(yǎng)液ⅲ以dmem培養(yǎng)液為基液，添加1.8?mm氯化鈣、20~50?ng/ml內(nèi)皮生長因子egf、0.1%抗生素、0.2%商用角質(zhì)細(xì)胞生長添加劑edgs和10%胎牛血清。

44、高濃度的鈣離子是誘導(dǎo)表皮細(xì)胞分化的關(guān)鍵，在正常皮膚中，鈣濃度在表皮的各層中是梯度分布的，隨著細(xì)胞向皮膚表面移動，鈣離子濃度增加，從而促進(jìn)細(xì)胞分化。在體外培養(yǎng)中，本發(fā)明通過增加鈣離子濃度模擬這一自然過程，促使角質(zhì)形成細(xì)胞停止分裂并開始分化，形成類似皮膚表層的結(jié)構(gòu)；內(nèi)皮生長因子egf能夠刺激角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖；胎牛血清fbs可以提供必要的營養(yǎng)，促進(jìn)細(xì)胞增殖，同時還能幫助細(xì)胞抵抗應(yīng)激，提高細(xì)胞的存活率；這些成分協(xié)同作用，促進(jìn)細(xì)胞增殖、維持細(xì)胞健康和防止污染，這對于成功誘導(dǎo)表皮分化至關(guān)重要。加入內(nèi)皮生長因子egf是為了促進(jìn)血管生成。

45、優(yōu)選的，所述的培養(yǎng)液ⅳ以dmem培養(yǎng)液為基液，添加0.1%抗生素、1?nm胰島素、2mm谷氨酰胺、50?μm氫化可的松琥珀酸酯和10%胎牛血清。

46、dmem作為基礎(chǔ)營養(yǎng)來源，滿足了細(xì)胞的高能量需求，支持其快速生長和代謝活動；抗生素主要用于防止細(xì)菌和真菌污染，低濃度的抗生素足以抑制大多數(shù)微生物的生長，同時盡量減少對細(xì)胞的潛在毒性，確保了培養(yǎng)環(huán)境的純凈和細(xì)胞的健康狀態(tài)；胰島素作為重要的生長因子，調(diào)節(jié)葡萄糖攝取和蛋白質(zhì)合成，對于肝細(xì)胞的正常生理功能至關(guān)重要，在體外培養(yǎng)環(huán)境中，適量的胰島素有助于維持細(xì)胞的代謝平衡，促進(jìn)肝細(xì)胞的生長和功能表達(dá)；谷氨酰胺是細(xì)胞培養(yǎng)中常用的非必需氨基酸，不僅作為細(xì)胞的能量來源，而且在核酸和蛋白質(zhì)合成中發(fā)揮重要作用，谷氨酰胺還有助于維持培養(yǎng)基的ph值穩(wěn)定；胎牛血清富含生長因子、激素、維生素和脂質(zhì)等多種生物活性分子，為細(xì)胞提供全面的營養(yǎng)支持，促進(jìn)其健康生長和分化；氫化可的松琥珀酸酯是一種糖皮質(zhì)激素，它在肝臟細(xì)胞培養(yǎng)中可以調(diào)節(jié)多種生理過程，包括炎癥反應(yīng)、細(xì)胞增殖和分化，可以抑制肝星狀細(xì)胞活化，從而減少膠原蛋白的產(chǎn)生，有助于維持培養(yǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)，防止過度纖維化，同時它可能影響肝巨噬細(xì)胞吞噬功能和細(xì)胞因子的分泌，從而調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)。在體外培養(yǎng)條件下，氫化可的松琥珀酸酯可以幫助維持肝細(xì)胞的分化狀態(tài)和功能，比如膽汁酸分泌、藥物代謝、蛋白質(zhì)合成等，氫化可的松琥珀酸酯在細(xì)胞體外培養(yǎng)中可以用來模擬體內(nèi)激素環(huán)境。

47、雖然氫化可的松也能在細(xì)胞體外培養(yǎng)中可以用來模擬體內(nèi)激素環(huán)境，但是氫化可的松通常是脂溶性的，這使得它在水性培養(yǎng)基中的溶解度較低，而為了在細(xì)胞培養(yǎng)中使用，需要先將其溶解在有機(jī)溶劑如乙醇或dmso中，然后稀釋到培養(yǎng)基中，這就限制了它可以達(dá)到的最高濃度，而且過高的有機(jī)溶劑濃度可能對細(xì)胞有毒性；氫化可的松琥珀酸酯更易于在水性溶液中溶解，因此可以直接加入到細(xì)胞培養(yǎng)基中，無需使用有機(jī)溶劑。這提高了它的遞送效率，也減少了潛在的溶劑毒性問題。

48、優(yōu)選的，所述的動態(tài)培養(yǎng)為放在搖臂上或連接蠕動泵系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)培養(yǎng)。

49、進(jìn)一步優(yōu)選，放在搖臂上進(jìn)行動態(tài)培養(yǎng)時，翹板幅度為15°，搖晃頻率為15~50轉(zhuǎn)/分，電機(jī)功率為25?w。

50、進(jìn)一步優(yōu)選，連接蠕動泵系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)培養(yǎng)時，蠕動泵兩端連接所述血管化組織培養(yǎng)芯片的入流口和出流口，直接形成流體循環(huán)，或借助培養(yǎng)瓶形成循環(huán)，流量為1~5?μl/min。

51、所述的血管化組織培養(yǎng)芯片在測試藥物或化妝品對皮膚不良反應(yīng)和/或肝毒性的測試中的應(yīng)用，包括完成構(gòu)建的所述的血管化組織培養(yǎng)芯片在測試藥物或化妝品對皮膚不良反應(yīng)和/或肝毒性的測試中的應(yīng)用。

52、所述的藥物的給藥方式包括口服給藥方式、注射給藥方式或透皮給藥方式。

53、所述的血管化組織培養(yǎng)芯片在測試藥物或化妝品對皮膚不良反應(yīng)或肝毒性的測試中的應(yīng)用，具體包括以下步驟：對于注射給藥的藥物，由流體入口通孔進(jìn)入完成構(gòu)建的血管化組織培養(yǎng)芯片中的流體通道中，動態(tài)培養(yǎng)一定時間后對皮膚組織和肝臟組織進(jìn)行檢測。

54、所述的血管化組織培養(yǎng)芯片在測試藥物或化妝品對皮膚不良反應(yīng)和/或肝毒性的測試中的應(yīng)用，具體包括以下步驟：對于口服給藥的藥物，將藥物從肝臟組織培養(yǎng)的培養(yǎng)腔室加入，模擬藥物的肝臟首過代謝，動態(tài)培養(yǎng)一定時間后對皮膚組織和肝臟組織進(jìn)行檢測。

55、所述的血管化組織培養(yǎng)芯片在測試藥物或化妝品對皮膚不良反應(yīng)和/或肝毒性的測試中的應(yīng)用，具體包括以下步驟：對于透皮給藥的藥物，將藥物從皮膚組織培養(yǎng)的培養(yǎng)腔室上方加入，隨后滲入血液循環(huán)系統(tǒng)到達(dá)肝臟，動態(tài)培養(yǎng)一定時間后對皮膚組織和肝臟組織進(jìn)行檢測。

56、所述的血管化組織培養(yǎng)芯片在測試藥物或化妝品對皮膚不良反應(yīng)和/或肝毒性的測試中的應(yīng)用，具體包括以下步驟：藥物會經(jīng)過肝臟代謝，經(jīng)過血管循環(huán)導(dǎo)致皮膚產(chǎn)生不良反應(yīng)，如抗腫瘤藥物甲氨蝶呤、抗痛風(fēng)藥物別嘌醇、抗癲癇藥物卡馬西平、解熱鎮(zhèn)痛藥物對乙酰氨基酚等藥物常伴有皮膚不良反應(yīng)。本發(fā)明構(gòu)建的血管化組織培養(yǎng)芯片可以仿生藥物的肝代謝過程，從而更好地理解藥物在人體內(nèi)的代謝和作用機(jī)制；同時，它還可以用于研究藥物對不同組織的影響，以及評估藥物的安全性和有效性。此外，本發(fā)明構(gòu)建的血管化組織培養(yǎng)芯片能夠在體外構(gòu)建出具有生物活性的微小器官模型，用于研究化妝品成分對皮膚的影響，以及經(jīng)皮膚吸收后對肝臟的影響。

57、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：

58、1、傳統(tǒng)上，藥物測試和毒性評估往往依賴于單一細(xì)胞系或動物模型，本發(fā)明提供的血管化組織培養(yǎng)芯片，同時包含血管化皮膚和血管化肝臟模型，不僅能夠更全面地反映藥物在體內(nèi)的作用機(jī)制，還能模擬藥物從皮膚吸收（如透皮給藥）到肝臟代謝的整個過程，以及藥物經(jīng)過肝臟首過代謝后對皮膚組織的不良反應(yīng)，從而提供更為精準(zhǔn)的藥物效應(yīng)和毒性預(yù)測。

59、2、本發(fā)明提供的血管化組織培養(yǎng)芯片，為皮膚組織提供了必要的氣液交換界面和血液流動模擬，為肝臟組織提供了必要的血液流動模擬，以維持組織的生理狀態(tài)和功能；通過微流控技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對流體微環(huán)境的精確調(diào)控，有助于復(fù)現(xiàn)人體內(nèi)真實(shí)的生理條件，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性和可重復(fù)性。

60、3、血管化是實(shí)現(xiàn)組織功能的關(guān)鍵，也是組織工程中的技術(shù)難題。本發(fā)明通過在皮膚和肝臟組織下方成功培養(yǎng)血管組織，以形成內(nèi)皮屏障，不僅解決了這一難題，還為藥物轉(zhuǎn)運(yùn)研究提供了更加仿真的模型。內(nèi)皮屏障的形成使得藥物傳輸和代謝過程的模擬更加準(zhǔn)確，有助于深入理解藥物在體內(nèi)的分布、代謝及排泄路徑。

61、4、通過本發(fā)明提供的血管化組織培養(yǎng)芯片構(gòu)建的皮膚組織包含了皮下血管、真皮和表皮，而肝臟組織則包含了具有藥物代謝功能的血管化肝小葉結(jié)構(gòu)，高度仿生皮膚和肝臟生理學(xué)。

62、5、本發(fā)明提供的血管化組織培養(yǎng)芯片適用于研究全身給藥和局部透皮給藥條件下的藥物肝毒性，以及藥物經(jīng)過肝臟首過代謝后對皮膚組織的不良反應(yīng)，其高度仿生特性能進(jìn)行復(fù)雜的毒理學(xué)評估，對于加速新藥開發(fā)、減少動物實(shí)驗(yàn)依賴以及提高藥物安全性評估的準(zhǔn)確性具有重大意義。此外，也為個性化醫(yī)療、疾病建模、藥物篩選、毒性測試、疾病模型研究等多個生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域提供了強(qiáng)大的研究平臺。