一種自動捕獲單細胞的微流控晶片的製作方法

2023-06-01 14:10:36

專利名稱：一種自動捕獲單細胞的微流控晶片的製作方法
技術領域：
本發明屬於細胞生物學實驗裝置技術領域，是基於流體力學原理和微流控技術的用於長時間捕獲、觀察、檢測離體懸浮單細胞的生物學研究實驗裝置，具體為一種自動捕獲單細胞的微流控晶片。
背景技術：
細胞微環境與細胞相互作用日益成為細胞生物學領域的研究熱點之一。對離體懸浮培養的單細胞進行操控、觀察、檢測是探究細胞生物學行為常用的手段。高度、橫向和縱向尺度在微米、毫米或釐米量級的微流控晶片裝置不僅是捕獲、操控離體培養細胞的理想實驗平臺，也是構建離體培養細胞微流動生物力學和生物化學環境的重要實驗工具，在細 胞生物學研究工作中得到了廣泛使用。現有的研究多數利用流體駐點或物理屏障對單細胞進行捕獲。利用流體駐點捕獲單細胞對細胞機械損傷小，但常因駐點位置不穩定、捕獲時間短而不利於長時間觀察、檢測和分析；而外加反饋控制系統的駐點捕獲方法則由於外部光學傳感器和控制器機構複雜，成本偏高，不便廣泛應用。利用物理屏障捕獲單細胞簡單且成本低廉，但容易造成細胞損傷且不便於加載動態生化信號刺激。因此迫切需要一種能對離體懸浮培養單細胞進行長期捕獲、避免細胞損傷且便於加載動態生化信號刺激的單細胞捕獲微流控晶片。

發明內容
本發明的設計目的在於提供一種用於單細胞生物學研究的捕獲單細胞的微流控晶片，設計中利用流體力學原理和微流控技術，巧妙地將駐點流理論與物理屏障相結合，實現對單細胞的長時間捕獲，同時對捕獲細胞加載動態生化信號刺激，用於單細胞生物學的實驗研究。本發明是一種集成了培養液入口、細胞懸浮液入口、培養液入口通道、自動捕獲微通道系統、輸出匯合通道和液體出口的玻璃-PDMS晶片。本發明的技術方案如下一種自動捕獲單細胞的微流控晶片，該微流控晶片包括培養液入口，細胞懸浮液入口，培養液入口上通道，培養液入口下通道，細胞懸浮液入口通道，自動捕獲微通道系統，輸出匯合通道和液體出口；所述的自動捕獲微通道系統由細胞捕獲流動腔，輸出上通道，輸出下通道，阻力通道構成。其中，細胞捕獲流動腔包括一個入口和上、中、下三個出口，入口與培養液入口上通道、培養液入口下通道、細胞懸浮液入口通道相通，上出口與輸出上通道相通，中出口與阻力通道相通，下出口與輸出下通道相通；輸出上通道、輸出下通道、阻力通道匯合到輸出匯合通道；細胞捕獲流動腔由上曲線邊界、下曲線邊界、上直線邊界、下直線邊界圍成，流動腔的高度遠小於其寬度和長度，並且尺寸在微米量級，根據流體力學原理可知，流動腔內液體流動主要受壓力梯度和上、下平行平板摩擦力的影響，側面邊界摩擦力的影響可忽略不計，沿流動腔高度取平均後得到的平均流速可用類似於處理平面勢流的方法求得。因此可以根據已知復勢決定的流線形狀確定流動腔的邊界，構造出具有流體駐點的流動腔。在Z=x+iy平面上引進復勢
權利要求
1.一種自動捕獲單細胞的微流控晶片，其特徵在於，該微流控晶片包括培養液入口(I),細胞懸浮液入口( 2 )，培養液入口上通道(3 )，培養液入口下通道(4 )，細胞懸浮液入口通道(5)，自動捕獲微通道系統，輸出匯合通道(13)和液體出口(14)； 所述的自動捕獲微通道系統由細胞捕獲流動腔，輸出上通道(10)，輸出下通道(11)，阻力通道(12)構成； 其中，細胞捕獲流動腔包括一個入口和上、中、下三個出口，入口與培養液入口上通道(3)、培養液入口下通道(4)、細胞懸浮液入口通道(5)相通，上出口與輸出上通道(10)相通，中出口與阻力通道(12)相通，下出口與輸出下通道(11)相通；輸出上通道(10)、輸出下通道(11)、阻力通道(12)匯合到輸出匯合通道(13);細胞捕獲流動腔由上曲線邊界(6)、下曲線邊界(7)、上直線邊界(8)、下直線邊界(9)圍成； 上曲線邊界(6)和下曲線邊界(7)由公式
全文摘要
本發明屬於細胞生物學實驗裝置技術領域，是基於流體力學原理和微流控技術的一種自動捕獲單細胞的微流控晶片。該玻璃-PDMS晶片包含了細胞懸浮液入口、培養液入口、細胞捕獲流動腔、自動捕獲微通道系統和液體出口；利用流體力學原理對懸浮培養的單細胞進行長時間捕獲，便於對細胞加載動態(濃度隨時間變化)生化信號，並觀察、檢測細胞的生物學行為。本發明可用於分析微環境調控離體細胞生物學行為及其機制的單細胞生物學實驗研究。
文檔編號C12M1/00GK102876563SQ20121041891
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月27日 優先權日2012年10月27日
發明者覃開蓉, 李泳江 申請人:大連理工大學