女性生殖器官芯片及其应用
1.本发明涉及器官芯片的技术领域，具体涉及一种女性生殖器官芯片及其应用。
背景技术：
2.生殖健康是人类健康的重要一环，尤其是对于育龄期女性来说。根据世界卫生组织统计数据，15到44岁女性中，约三分之一的健康问题都与生殖系统相关。过去数十年间，人们对生殖健康的研究已有巨大的进步，带领学者们开发出新的技术和指定新的方案来处理生殖相关的临床问题。
3.尽管对于女性生殖的基础科学和临床转化取得一定进展，其内在的工作原理仍有待进一步阐明。由于受到伦理规范的限制，对于人体内复杂的生殖行为展开研究仍较为困难，目前常用的手段包括医学影像技术，如磁共振、超声和x光断层扫描等。然而，这些技术主要在于监测器官的病变，对于导致疾病发生的细胞变化和分子过程无能为力。
4.对于机制和功能研究，常用的方法包括利用人体标本做组织外植体培养，但在实际应用时，受到标本稀缺的限制，而且难以长期培养。实验动物来源的体内实验同样存在类似问题，大多实验动物在生殖系统存在较大物种差异性，某些器官在解剖结构甚至功能都存在显著不同。例如，小鼠的动情周期基本为4-5天一个循环，然而女性的月经周期为28天；啮齿类动物和人胎盘的糖类转运体蛋白差异巨大。近年来，这些种间差异逐渐受到重视，利用动物实验结果去研究人类生殖，其科学性和有效性有待商榷。
5.因此，开展组织工程技术加速生殖医学的临床转化十分重要，关键在于摒弃传统的细胞培养方法，在体外模仿出体内生殖系统的复杂性从而进行研究。
技术实现要素：
6.本发明的目的在于克服上述背景技术的不足，提供一种女性生殖器官芯片及其应用，该生殖器官芯片利用微流控技术，模仿体内真实的生理和病理状态，不同器官之间通过连接管道相通，通过持续灌流提供接近生理条件的流体剪切力，实现器官之间的相互沟通和高活性、高功能状态。
7.为实现上述目的，本发明所设计的一种女性生殖器官芯片，包括器官芯片本体，所述器官芯片本体由pdms上层和pdms下层粘合封接而成；所述器官芯片本体的内腔设置有第一细胞培养单元、第二细胞培养单元、汇入单元、汇出单元以及阀门单元；
8.所述第一细胞培养单元包括第一细胞培养室、第一细胞入口池、第一细胞出口池、第一连接通道以及第二连接通道；所述第一细胞培养室的进口端通过第一连接通道与第一细胞入口池连通，所述第一细胞培养室出口端通过与第二连接通道与第一细胞出口池连通；
9.所述第二细胞培养单元包括第二细胞培养室、第二细胞入口池、第二细胞出口池、第三连接通道以及第四连接通道；所述第二细胞培养室的进口端通过第三连接通道与第二细胞入口池连通，所述第二细胞培养室的出口端通过第四连接通道与第二细胞出口池连
通；所述第一细胞培养室与第二细胞培养室之间通过多孔滤膜隔开；
10.所述阀门单元包括第一阀门、第二阀门、第三阀门以及第四阀门；所述汇入单元的第一流通口通过第一阀门与第一细胞培养单元连通，所述汇入单元的第二流通口通过第二阀门与第二细胞培养单元连通；所述汇出单元的第一通过口通过第三阀门与第一细胞培养单元连通，所述汇出单元的第二通过口通过第四阀门与第二细胞培养单元连通。
11.进一步地，所述汇入单元包括第一汇合入口池、第二汇合入口池、第三汇合入口池、第四汇合入口池、第一汇合通道以及第一汇合腔室；
12.所述第一汇合入口池、第二汇合入口池、第三汇合入口池、第四汇合入口池并联后通过第一汇合通道与第一汇合腔室连通；
13.所述汇出单元包括第一汇合出口池、第二汇合出口池、第三汇合出口池、第四汇合出口池、第二汇合通道以及第二汇合腔室；
14.所述第二汇合腔室通过第二汇合通道分别与并联的第一汇合出口池、第二汇合出口池、第三汇合出口池、第四汇合出口池连通。
15.进一步地，所述第一汇合腔室的第一流通口通过第一阀门与第一细胞培养单元的第一连接通道连通，所述第一汇合腔室的第二流通口通过第二阀门与第二细胞培养单元的第三连接通道连通；
16.所述第二汇合腔室的第一通过口通过第三阀门与第一细胞培养单元的第二连接通道连通，所述第二汇合腔室的第二通过口通过第四阀门与第二细胞培养单元的第四连接通道连通。
17.进一步地，所述第一汇合入口池、第二汇合入口池、第三汇合入口池与第四汇合入口池依次平行排列且相邻两者之间的间距相等；
18.所述第一汇合入口池与第四汇合入口池以多孔滤膜的延伸平面呈对称分布，所述第二汇合入口池与第三汇合入口池以多孔滤膜的延伸平面呈对称分布；
19.所述第一汇合出口池、第二汇合出口池、第三汇合出口池、第四汇合出口池依次平行排列且相邻两者之间的间距相等；
20.所述第一汇合出口池与第四汇合出口池以多孔滤膜的延伸平面呈对称分布，所述第二汇合出口池与第三汇合出口池以多孔滤膜的延伸平面呈对称分布。
21.进一步地，所述第一连接通道、第二连接通道、第三连接通道以及第四连接通道均为微纳流控管道，长度为50-600μm，宽度为50-150μm，高度为100-300μm。
22.本发明还提供一种女性生殖器官芯片的应用，采用上述的女性生殖器官芯片构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、输卵管芯片模型、子宫芯片模型、阴道芯片模型以及乳腺芯片模型。
23.进一步地，所述卵巢芯片模型的构建方法包括如下步骤：采用女性生殖器官芯片关闭阀门单元，将第一类卵巢体细胞从第一细胞入口池注入器官芯片本体，将第二类卵巢体细胞从第二细胞入口池注入器官芯片本体，即构建出生理状态下的卵巢芯片模型，第一类卵巢体细胞和第二类卵巢体细胞之间可通过多孔滤膜传递信号分子；所述第一类卵巢体细胞选自颗粒细胞和干细胞；所述第二类卵巢体细胞选自卵泡膜细胞、间质细胞、血管内皮细胞和干细胞；
24.所述输卵管芯片模型的构建方法包括如下步骤：采用女性生殖器官芯片关闭阀门
单元，将第一类输卵管细胞从第一细胞入口池注入器官芯片本体，将第二类输卵管细胞从第二细胞入口池注入器官芯片本体，即构建出生理状态下的输卵管芯片模型，第一类输卵管细胞和第二类输卵管细胞之间可通过多孔滤膜传递信号分子；所述第一类输卵管细胞选自输卵管上皮细胞和干细胞；所述第二类输卵管细胞选自输卵管平滑肌细胞、间质细胞、血管内皮细胞和干细胞；
25.所述子宫芯片模型的构建方法包括如下步骤：采用女性生殖器官芯片关闭阀门单元，将第一类子宫细胞从第一细胞入口池注入器官芯片本体，将第二类子宫细胞从第二细胞入口池注入器官芯片本体，即构建出生理状态下的子宫芯片模型，第一类子宫细胞和第二类子宫细胞之间可通过多孔滤膜传递信号分子；所述第一类子宫细胞选自子宫内膜细胞、子宫腺体细胞和干细胞；所述第二类子宫细胞选自子宫平滑肌细胞、间质细胞、血管内皮细胞和干细胞；
26.所述阴道芯片模型的构建方法包括如下步骤：采用女性生殖器官芯片关闭阀门单元，将第一类阴道细胞从第一细胞入口池注入器官芯片本体，将第二类阴道细胞从第二细胞入口池注入器官芯片本体，即构建出生理状态下的阴道芯片模型，第一类阴道细胞和第二类阴道细胞之间可通过多孔滤膜传递信号分子；所述第一类阴道细胞选自阴道上皮细胞和干细胞；所述第二类阴道细胞选自阴道平滑肌细胞、间质细胞、血管内皮细胞和干细胞；
27.所述乳腺芯片模型的构建方法包括如下步骤：采用女性生殖器官芯片关闭阀门单元，将第一类乳腺细胞从第一细胞入口池注入器官芯片本体，将第二类乳腺细胞从第二细胞入口池注入器官芯片本体，即构建出生理状态下的乳腺芯片模型，第一类乳腺细胞和第二类乳腺细胞之间可通过多孔滤膜传递信号分子；所述第一类乳腺细胞选自乳腺上皮细胞、导管细胞和干细胞；所述第二类乳腺细胞选自乳腺平滑肌细胞、间质细胞、血管内皮细胞和干细胞。
28.进一步地，利用所述的女性生殖器官生理模型通过添加生长因子、趋化因子、衰老因子或者肿瘤细胞中的一种或多种构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纤维化模型、衰老模型以及肿瘤模型。
29.再进一步地，所述纤维化模型的构建方法包括如下步骤：在注入细胞之前，注入0.1-0.5％的i型胶原包被细胞培养室，半小时后用培养基将i型胶原冲刷出来；或者在注入细胞后，在培养基中加入tgfb、il6或者il11因子；
30.所述衰老模型的构建方法包括如下步骤：在细胞的培养基中加入浓度为5％的过氧化氢作为加速衰老因子；
31.所述肿瘤模型的构建方法包括如下步骤：将加入的细胞换为对应器官的肿瘤细胞系，所述肿瘤细胞系选自ovcar、ovhm、id8。
32.更进一步地，利用所述的女性生殖器官生理模型构建卵巢、输卵管、子宫、阴道和乳腺之间连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构建方法包括如下步骤：开放卵巢芯片模型的第三阀门和第四阀门，将卵巢芯片模型的第一汇合出口池与乳腺芯片模型的第一汇合入口池相连，开放乳腺芯片模型的第一阀门和第二阀门，即可建立卵巢和乳腺之间的联系；
34.将卵巢芯片模型的第二汇合出口池与输卵管芯片模型的第一汇合入口池相连，开放输卵管芯片模型的第一阀门和第二阀门，即可建立卵巢和输卵管之间的联系；
35.将卵巢芯片模型的第三汇合出口池与子宫芯片模型的第一汇合入口池相连，开放子宫芯片模型的第一阀门和第二阀门，即可建立卵巢和子宫之间的联系；
36.将卵巢芯片模型的第四汇合出口池与阴道芯片的第一汇合入口池相连，开放阴道芯片模型的第一阀门和第二阀门，即可建立卵巢和阴道之间的联系，通过微流控装置确定培养基的流向，模仿卵巢来源激素对其他女性生殖器官的作用；
37.开放子宫芯片模型的第三阀门和第四阀门，将子宫芯片模型的第一汇合出口池与输卵管芯片模型的第四汇合入口池相连，将子宫芯片模型的第二汇合出口池与阴道芯片模型的第二汇合入口池相连，将子宫芯片模型的第三汇合出口池与卵巢芯片模型的第四汇合入口池相连。
38.与现有技术相比，本发明具有如下优点：
39.其一，本发明女性生殖器官芯片采用微流控的方法针对整个女性生殖系统构建器官芯片，模仿体内真实的生理和病理状态，不同器官之间通过连接管道相通，通过持续灌流提供接近生理条件的流体剪切力，实现器官之间的相互沟通和高活性、高功能状态。
40.其二，本发明女性生殖器官芯片利用微流控技术具有高通量、高集成的特点，使得体外细胞培养操作简单，少量细胞即可实现多器官在体外大规模的培养，以满足医药研究的需求。
41.其三，本发明女性生殖器官芯片通过控制连接通道的阀门，可自由实现对单个或特定器官进行操作，而排出其他器官因素的影响。
42.其四，本发明女性生殖器官芯片利用微流控技术，在细胞成分、细胞外基质和机械应力等方面模拟体内环境，从而创造出良好的3d培养环境。
附图说明
43.图1为一种女性生殖器官芯片的立体示意图；
44.图2为女性生殖器官芯片的俯视结构示意图；
45.图3为女性多生殖器官芯片模型的连接结构示意图；
46.图4为第一类卵巢体细胞中颗粒细胞的免疫荧光图；
47.图5为第二类卵巢体细胞中卵泡膜细胞的免疫荧光图；
48.图6为第一类子宫细胞中子宫内膜细胞的免疫荧光图；
49.图7为第二类子宫细胞中子宫间质细胞的免疫荧光图；
50.图中，器官芯片本体1(pdms上层1.1、pdms下层1.2)、第一细胞培养单元2(第一细胞培养室2.1、第一细胞入口池2.2、第一细胞出口池2.3、第一连接通道2.4、第二连接通道2.5)、第二细胞培养单元3(第二细胞培养室3.1、第二细胞入口池3.2、第二细胞出口池3.3、第三连接通道3.4、第四连接通道3.5)、汇入单元4(第一汇合入口池4.1、第二汇合入口池4.2、第三汇合入口池4.3、第四汇合入口池4.4、第一汇合通道4.5、第一汇合腔室4.6)、汇出单元5(第一汇合出口池5.1、第二汇合出口池5.2、第三汇合出口池5.3、第四汇合出口池5.4、第二汇合通道5.5、第二汇合腔室5.6)、阀门单元6(第一阀门6.1、第二阀门6.2、第三阀门6.3、第四阀门6.4)、多孔滤膜7。
具体实施方式
51.下面结合实施案例详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
52.实施例1：
53.如图1和图2所示的一种女性生殖器官芯片，包括器官芯片本体1，器官芯片本体1由pdms上层1.1和pdms下层1.2粘合封接而成；器官芯片本体1的内腔设置有第一细胞培养单元2、第二细胞培养单元3、汇入单元4、汇出单元5以及阀门单元6。
54.第一细胞培养单元2包括第一细胞培养室2.1、第一细胞入口池2.2、第一细胞出口池2.3、第一连接通道2.4以及第二连接通道2.5；第一细胞培养室2.1的进口端通过第一连接通道2.4与第一细胞入口池2.2连通，第一细胞培养室2.1出口端通过与第二连接通道2.5与第一细胞出口池2.3连通。
55.第二细胞培养单元3包括第二细胞培养室3.1、第二细胞入口池3.2、第二细胞出口池3.3、第三连接通道3.4以及第四连接通道3.5；第二细胞培养室3.1的进口端通过第三连接通道3.4与第二细胞入口池3.2连通，第二细胞培养室3.1的出口端通过第四连接通道3.5与第二细胞出口池3.3连通；第一细胞培养室2.1与第二细胞培养室3.1之间通过多孔滤膜7隔开；第一连接通道2.4、第二连接通道2.5、第三连接通道3.4以及第四连接通道3.5均为微纳流控管道，长度为50-600μm，宽度为50-150μm，高度为100-300μm。
56.阀门单元6包括第一阀门6.1、第二阀门6.2、第三阀门6.3以及第四阀门6.4；汇入单元4的第一流通口通过第一阀门6.1与第一细胞培养单元2连通，汇入单元4的第二流通口通过第二阀门6.2与第二细胞培养单元3连通；汇出单元5的第一通过口通过第三阀门6.3与第一细胞培养单元2连通，汇出单元5的第二通过口通过第四阀门6.4与第二细胞培养单元3连通。
57.上述技术方案中，汇入单元4包括第一汇合入口池4.1、第二汇合入口池4.2、第三汇合入口池4.3、第四汇合入口池4.4、第一汇合通道4.5以及第一汇合腔室4.6；第一汇合入口池4.1、第二汇合入口池4.2、第三汇合入口池4.3、第四汇合入口池4.4并联后通过第一汇合通道4.5与第一汇合腔室4.6连通；第一汇合腔室4.6的第一流通口通过第一阀门6.1与第一细胞培养单元2的第一连接通道2.4连通，可通过第一阀门6.1控制开闭状态；第一汇合腔室4.6的第二流通口通过第二阀门6.2与第二细胞培养单元3的第三连接通道3.4连通，可通过第二阀门6.2控制开闭状态；第一汇合入口池4.1、第二汇合入口池4.2、第三汇合入口池4.3与第四汇合入口池4.4依次平行排列且相邻两者之间的间距相等；第一汇合入口池4.1与第四汇合入口池4.4以多孔滤膜7的延伸平面呈对称分布，第二汇合入口池4.2与第三汇合入口池4.3以多孔滤膜7的延伸平面呈对称分布。
58.上述技术方案中，汇出单元5包括第一汇合出口池5.1、第二汇合出口池5.2、第三汇合出口池5.3、第四汇合出口池5.4、第二汇合通道5.5以及第二汇合腔室5.6；第二汇合腔室5.6通过第二汇合通道5.5分别与并联的第一汇合出口池5.1、第二汇合出口池5.2、第三汇合出口池5.3、第四汇合出口池5.4连通。第二汇合腔室5.6的第一通过口通过第三阀门6.3与第一细胞培养单元2的第二连接通道2.5连通，可通过第三阀门6.3控制开闭状态；第二汇合腔室5.6的第二通过口通过第四阀门6.4与第二细胞培养单元3的第四连接通道3.5连通，可通过第四阀门6.4控制开闭状态。第一汇合出口池5.1、第二汇合出口池5.2、第三汇
合出口池5.3、第四汇合出口池5.4依次平行排列且相邻两者之间的间距相等；第一汇合出口池5.1与第四汇合出口池5.4以多孔滤膜7的延伸平面呈对称分布，第二汇合出口池5.2与第三汇合出口池5.3以多孔滤膜7的延伸平面呈对称分布。
59.实施例2：
60.本发明的一种上述女性生殖器官芯片的应用，采用上述的女性生殖器官芯片可以分别构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、输卵管芯片模型、子宫芯片模型、阴道芯片模型以及乳腺芯片模型。
61.卵巢芯片模型的构建方法包括如下步骤：采用女性生殖器官芯片关闭阀门单元6，将第一类卵巢体细胞从第一细胞入口池2.2注入器官芯片本体1，将第二类卵巢体细胞从第二细胞入口池3.2注入器官芯片本体1，即构建出生理状态下的卵巢芯片模型，第一类卵巢体细胞和第二类卵巢体细胞之间可通过多孔滤膜7传递信号分子；第一类卵巢体细胞选自颗粒细胞和干细胞；第二类卵巢体细胞选自卵泡膜细胞、间质细胞、血管内皮细胞和干细胞；本实施例中，第一类卵巢体细胞中选自颗粒细胞，颗粒细胞的免疫荧光图如图4所示；第二类卵巢体细胞选自卵泡膜细胞，卵泡膜细胞的免疫荧光图如图5所示。
62.输卵管芯片模型的构建方法包括如下步骤：采用女性生殖器官芯片关闭阀门单元6，将第一类输卵管细胞从第一细胞入口池2.2注入器官芯片本体1，将第二类输卵管细胞从第二细胞入口池3.2注入器官芯片本体1，即构建出生理状态下的输卵管芯片模型，第一类输卵管细胞和第二类输卵管细胞之间可通过多孔滤膜7传递信号分子；第一类输卵管细胞选自输卵管上皮细胞和干细胞；第二类输卵管细胞选自输卵管平滑肌细胞、间质细胞、血管内皮细胞和干细胞；
63.子宫芯片模型的构建方法包括如下步骤：采用女性生殖器官芯片关闭阀门单元6，将第一类子宫细胞从第一细胞入口池2.2注入器官芯片本体1，将第二类子宫细胞从第二细胞入口池3.2注入器官芯片本体1，即构建出生理状态下的子宫芯片模型，第一类子宫细胞和第二类子宫细胞之间可通过多孔滤膜7传递信号分子；第一类子宫细胞选自子宫内膜细胞、子宫腺体细胞和干细胞；第二类子宫细胞选自子宫平滑肌细胞、间质细胞、血管内皮细胞和干细胞；本实施例中，第一类子宫细胞选自子宫内膜细胞，子宫内膜细胞的免疫荧光图如图6所示；第二类子宫细胞选自子宫间质细胞，子宫间质细胞的免疫荧光图如图7所示。
64.阴道芯片模型的构建方法包括如下步骤：采用女性生殖器官芯片关闭阀门单元6，将第一类阴道细胞从第一细胞入口池2.2注入器官芯片本体1，将第二类阴道细胞从第二细胞入口池3.2注入器官芯片本体1，即构建出生理状态下的阴道芯片模型，第一类阴道细胞和第二类阴道细胞之间可通过多孔滤膜7传递信号分子；第一类阴道细胞选自阴道上皮细胞和干细胞；第二类阴道细胞选自阴道平滑肌细胞、间质细胞、血管内皮细胞和干细胞；
65.乳腺芯片模型的构建方法包括如下步骤：采用女性生殖器官芯片关闭阀门单元6，将第一类乳腺细胞从第一细胞入口池2.2注入器官芯片本体1，将第二类乳腺细胞从第二细胞入口池3.2注入器官芯片本体1，即构建出生理状态下的乳腺芯片模型，第一类乳腺细胞和第二类乳腺细胞之间可通过多孔滤膜7传递信号分子；第一类乳腺细胞选自乳腺上皮细胞、导管细胞和干细胞；第二类乳腺细胞选自乳腺平滑肌细胞、间质细胞、血管内皮细胞和干细胞。
66.本实施例中，细胞可为动物来源，包括但不限于猴、小鼠、大鼠、猪、牛、羊等哺乳动
物，从实验动物中心和屠宰场获得动物的子宫标本。也可为临床患者标本来源的原代细胞，以及各种来源的细胞系，包括但不限于kgn、cov434、vk2/e6e7等。各个芯片模型中的两个细胞培养室根据所处条件和要求，可以同时应用进行复杂培养，或者选择其中一个培养室进行简单培养。
67.实施例3：
68.本发明的一种利用上述的女性生殖器官生理模型通过添加生长因子、趋化因子、衰老因子或者肿瘤细胞中的一种或多种构建女性生殖器官病理模型，女性生殖器官病理模型包括纤维化模型、衰老模型以及肿瘤模型。
69.纤维化模型的构建方法包括如下步骤：在注入细胞之前，注入0.1-0.5％的i型胶原包被细胞培养室，半小时后用培养基将i型胶原冲刷出来；或者在注入细胞后，在培养基中加入tgfb、il6或者il11因子；
70.衰老模型的构建方法包括如下步骤：在细胞的培养基中加入浓度为5％的过氧化氢作为加速衰老因子；
71.肿瘤模型的构建方法包括如下步骤：将加入的细胞换为对应器官的肿瘤细胞系，肿瘤细胞系包括但不限于ovcar、ovhm、id8等。
72.实施例4：
73.本发明的一种利用上述的女性生殖器官生理模型构建卵巢、输卵管、子宫、阴道和乳腺之间连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构建方法包括如下步骤：开放卵巢芯片模型的第三阀门6.3和第四阀门6.4，将卵巢芯片模型的第一汇合出口池5.1与乳腺芯片模型的第一汇合入口池4.1相连，开放乳腺芯片模型的第一阀门6.1和第二阀门6.2，即可建立卵巢和乳腺之间的联系；将卵巢芯片模型的第二汇合出口池5.2与输卵管芯片模型的第一汇合入口池4.1相连，开放输卵管芯片模型的第一阀门6.1和第二阀门6.2，即可建立卵巢和输卵管之间的联系；将卵巢芯片模型的第三汇合出口池5.3与子宫芯片模型的第一汇合入口池4.1相连，开放子宫芯片模型的第一阀门6.1和第二阀门6.2，即可建立卵巢和子宫之间的联系；将卵巢芯片模型的第四汇合出口池5.4与阴道芯片的第一汇合入口池4.1相连，开放阴道芯片模型的第一阀门6.1和第二阀门6.2，即可建立卵巢和阴道之间的联系，通过微流控装置确定培养基的流向，模仿卵巢来源激素对其他女性生殖器官的作用；同时，女性生殖器官均接受来自盆腔血管的血供，且以子宫获得供应的血液最为丰富，开放子宫芯片模型的第三阀门6.3和第四阀门6.4，将子宫芯片模型的第一汇合出口池5.1与输卵管芯片模型的第四汇合入口池4.4相连，将子宫芯片模型的第二汇合出口池5.2与阴道芯片模型的第二汇合入口池4.2相连，将子宫芯片模型的第三汇合出口池5.3与卵巢芯片模型的第四汇合入口池4.4相连。
75.以上，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭示的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，其余未详细说明的为现有技术。
技术特征：
1.一种女性生殖器官芯片，其特征在于：包括器官芯片本体(1)，所述器官芯片本体(1)由pdms上层(1.1)和pdms下层(1.2)粘合封接而成；所述器官芯片本体(1)的内腔设置有第一细胞培养单元(2)、第二细胞培养单元(3)、汇入单元(4)、汇出单元(5)以及阀门单元(6)；所述第一细胞培养单元(2)包括第一细胞培养室(2.1)、第一细胞入口池(2.2)、第一细胞出口池(2.3)、第一连接通道(2.4)以及第二连接通道(2.5)；所述第一细胞培养室(2.1)的进口端通过第一连接通道(2.4)与第一细胞入口池(2.2)连通，所述第一细胞培养室(2.1)出口端通过与第二连接通道(2.5)与第一细胞出口池(2.3)连通；所述第二细胞培养单元(3)包括第二细胞培养室(3.1)、第二细胞入口池(3.2)、第二细胞出口池(3.3)、第三连接通道(3.4)以及第四连接通道(3.5)；所述第二细胞培养室(3.1)的进口端通过第三连接通道(3.4)与第二细胞入口池(3.2)连通，所述第二细胞培养室(3.1)的出口端通过第四连接通道(3.5)与第二细胞出口池(3.3)连通；所述第一细胞培养室(2.1)与第二细胞培养室(3.1)之间通过多孔滤膜(7)隔开；所述阀门单元(6)包括第一阀门(6.1)、第二阀门(6.2)、第三阀门(6.3)以及第四阀门(6.4)；所述汇入单元(4)的第一流通口通过第一阀门(6.1)与第一细胞培养单元(2)连通，所述汇入单元(4)的第二流通口通过第二阀门(6.2)与第二细胞培养单元(3)连通；所述汇出单元(5)的第一通过口通过第三阀门(6.3)与第一细胞培养单元(2)连通，所述汇出单元(5)的第二通过口通过第四阀门(6.4)与第二细胞培养单元(3)连通。2.根据权利要求1所述的女性生殖器官芯片，其特征在于：所述汇入单元(4)包括第一汇合入口池(4.1)、第二汇合入口池(4.2)、第三汇合入口池(4.3)、第四汇合入口池(4.4)、第一汇合通道(4.5)以及第一汇合腔室(4.6)；所述第一汇合入口池(4.1)、第二汇合入口池(4.2)、第三汇合入口池(4.3)、第四汇合入口池(4.4)并联后通过第一汇合通道(4.5)与第一汇合腔室(4.6)连通；所述汇出单元(5)包括第一汇合出口池(5.1)、第二汇合出口池(5.2)、第三汇合出口池(5.3)、第四汇合出口池(5.4)、第二汇合通道(5.5)以及第二汇合腔室(5.6)；所述第二汇合腔室(5.6)通过第二汇合通道(5.5)分别与并联的第一汇合出口池(5.1)、第二汇合出口池(5.2)、第三汇合出口池(5.3)、第四汇合出口池(5.4)连通。3.根据权利要求2所述的女性生殖器官芯片，其特征在于：所述第一汇合腔室(4.6)的第一流通口通过第一阀门(6.1)与第一细胞培养单元(2)的第一连接通道(2.4)连通，所述第一汇合腔室(4.6)的第二流通口通过第二阀门(6.2)与第二细胞培养单元(3)的第三连接通道(3.4)连通；所述第二汇合腔室(5.6)的第一通过口通过第三阀门(6.3)与第一细胞培养单元(2)的第二连接通道(2.5)连通，所述第二汇合腔室(5.6)的第二通过口通过第四阀门(6.4)与第二细胞培养单元(3)的第四连接通道(3.5)连通。4.根据权利要求3所述的女性生殖器官芯片，其特征在于：所述第一汇合入口池(4.1)、第二汇合入口池(4.2)、第三汇合入口池(4.3)与第四汇合入口池(4.4)依次平行排列且相邻两者之间的间距相等；所述第一汇合入口池(4.1)与第四汇合入口池(4.4)以多孔滤膜(7)的延伸平面呈对称分布，所述第二汇合入口池(4.2)与第三汇合入口池(4.3)以多孔滤膜(7)的延伸平面呈对称分布；
所述第一汇合出口池(5.1)、第二汇合出口池(5.2)、第三汇合出口池(5.3)、第四汇合出口池(5.4)依次平行排列且相邻两者之间的间距相等；所述第一汇合出口池(5.1)与第四汇合出口池(5.4)以多孔滤膜(7)的延伸平面呈对称分布，所述第二汇合出口池(5.2)与第三汇合出口池(5.3)以多孔滤膜(7)的延伸平面呈对称分布。5.根据权利要求1～4任一项所述的女性生殖器官芯片，其特征在于：所述第一连接通道(2.4)、第二连接通道(2.5)、第三连接通道(3.4)以及第四连接通道(3.5)均为微纳流控管道，长度为50-600μm，宽度为50-150μm，高度为100-300μm。6.一种女性生殖器官芯片的应用，其特征在于：采用权利要求1～5任一项所述的女性生殖器官芯片构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、输卵管芯片模型、子宫芯片模型、阴道芯片模型以及乳腺芯片模型。7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述卵巢芯片模型的构建方法包括如下步骤：采用女性生殖器官芯片关闭阀门单元(6)，将第一类卵巢体细胞从第一细胞入口池(2.2)注入器官芯片本体(1)，将第二类卵巢体细胞从第二细胞入口池(3.2)注入器官芯片本体(1)，即构建出生理状态下的卵巢芯片模型，第一类卵巢体细胞和第二类卵巢体细胞之间可通过多孔滤膜(7)传递信号分子；所述第一类卵巢体细胞选自颗粒细胞和干细胞；所述第二类卵巢体细胞选自卵泡膜细胞、间质细胞、血管内皮细胞和干细胞；所述输卵管芯片模型的构建方法包括如下步骤：采用女性生殖器官芯片关闭阀门单元(6)，将第一类输卵管细胞从第一细胞入口池(2.2)注入器官芯片本体(1)，将第二类输卵管细胞从第二细胞入口池(3.2)注入器官芯片本体(1)，即构建出生理状态下的输卵管芯片模型，第一类输卵管细胞和第二类输卵管细胞之间可通过多孔滤膜(7)传递信号分子；所述第一类输卵管细胞选自输卵管上皮细胞和干细胞；所述第二类输卵管细胞选自输卵管平滑肌细胞、间质细胞、血管内皮细胞和干细胞；所述子宫芯片模型的构建方法包括如下步骤：采用女性生殖器官芯片关闭阀门单元(6)，将第一类子宫细胞从第一细胞入口池(2.2)注入器官芯片本体(1)，将第二类子宫细胞从第二细胞入口池(3.2)注入器官芯片本体(1)，即构建出生理状态下的子宫芯片模型，第一类子宫细胞和第二类子宫细胞之间可通过多孔滤膜(7)传递信号分子；所述第一类子宫细胞选自子宫内膜细胞、子宫腺体细胞和干细胞；所述第二类子宫细胞选自子宫平滑肌细胞、间质细胞、血管内皮细胞和干细胞；所述阴道芯片模型的构建方法包括如下步骤：采用女性生殖器官芯片关闭阀门单元(6)，将第一类阴道细胞从第一细胞入口池(2.2)注入器官芯片本体(1)，将第二类阴道细胞从第二细胞入口池(3.2)注入器官芯片本体(1)，即构建出生理状态下的阴道芯片模型，第一类阴道细胞和第二类阴道细胞之间可通过多孔滤膜(7)传递信号分子；所述第一类阴道细胞选自阴道上皮细胞和干细胞；所述第二类阴道细胞选自阴道平滑肌细胞、间质细胞、血管内皮细胞和干细胞；所述乳腺芯片模型的构建方法包括如下步骤：采用女性生殖器官芯片关闭阀门单元(6)，将第一类乳腺细胞从第一细胞入口池(2.2)注入器官芯片本体(1)，将第二类乳腺细胞从第二细胞入口池(3.2)注入器官芯片本体(1)，即构建出生理状态下的乳腺芯片模型，第一类乳腺细胞和第二类乳腺细胞之间可通过多孔滤膜(7)传递信号分子；所述第一类乳腺
细胞选自乳腺上皮细胞、导管细胞和干细胞；所述第二类乳腺细胞选自乳腺平滑肌细胞、间质细胞、血管内皮细胞和干细胞。8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：利用所述的女性生殖器官生理模型通过添加生长因子、趋化因子、衰老因子或者肿瘤细胞中的一种或多种构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纤维化模型、衰老模型以及肿瘤模型。9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述纤维化模型的构建方法包括如下步骤：在注入细胞之前，注入0.1-0.5％的i型胶原包被细胞培养室，半小时后用培养基将i型胶原冲刷出来；或者在注入细胞后，在培养基中加入tgfb、il6或者il11因子；所述衰老模型的构建方法包括如下步骤：在细胞的培养基中加入浓度为5％的过氧化氢作为加速衰老因子；所述肿瘤模型的构建方法包括如下步骤：将加入的细胞换为对应器官的肿瘤细胞系，所述肿瘤细胞系选自ovcar、ovhm、id8。10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：利用所述的女性生殖器官生理模型构建卵巢、输卵管、子宫、阴道和乳腺之间连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构建方法包括如下步骤：开放卵巢芯片模型的第三阀门(6.3)和第四阀门(6.4)，将卵巢芯片模型的第一汇合出口池(5.1)与乳腺芯片模型的第一汇合入口池(4.1)相连，开放乳腺芯片模型的第一阀门(6.1)和第二阀门(6.2)，即可建立卵巢和乳腺之间的联系；将卵巢芯片模型的第二汇合出口池(5.2)与输卵管芯片模型的第一汇合入口池(4.1)相连，开放输卵管芯片模型的第一阀门(6.1)和第二阀门(6.2)，即可建立卵巢和输卵管之间的联系；将卵巢芯片模型的第三汇合出口池(5.3)与子宫芯片模型的第一汇合入口池(4.1)相连，开放子宫芯片模型的第一阀门(6.1)和第二阀门(6.2)，即可建立卵巢和子宫之间的联系；将卵巢芯片模型的第四汇合出口池(5.4)与阴道芯片的第一汇合入口池(4.1)相连，开放阴道芯片模型的第一阀门(6.1)和第二阀门(6.2)，即可建立卵巢和阴道之间的联系，通过微流控装置确定培养基的流向，模仿卵巢来源激素对其他女性生殖器官的作用；开放子宫芯片模型的第三阀门(6.3)和第四阀门(6.4)，将子宫芯片模型的第一汇合出口池(5.1)与输卵管芯片模型的第四汇合入口池(4.4)相连，将子宫芯片模型的第二汇合出口池(5.2)与阴道芯片模型的第二汇合入口池(4.2)相连，将子宫芯片模型的第三汇合出口池(5.3)与卵巢芯片模型的第四汇合入口池(4.4)相连。
技术总结
本发明公开了一种女性生殖器官芯片及其应用，该器官芯片包括器官芯片本体，器官芯片本体由PDMS上层和PDMS下层粘合封接而成；器官芯片本体的内腔设置有第一细胞培养单元、第二细胞培养单元、汇入单元、汇出单元、阀门单元；第一细胞培养单元包括第一细胞培养室、第一细胞入口池、第一细胞出口池、第一连接通道、第二连接通道；第二细胞培养单元包括第二细胞培养室、第二细胞入口池、第二细胞出口池、第三连接通道、第四连接通道。本发明采用微流控技术对整个女性生殖系统构建器官芯片，模仿体内真实的生理和病理状态，不同器官之间通过连接管道相通，通过持续灌流提供接近生理条件的流体剪切力，实现器官之间的相互沟通和高活性、高功能状态。能状态。能状态。
