[发明专利]一种可布置不同细胞密度的微流控芯片及其应用

说明书

技术领域

本发明属于微观结构技术和微生物学装置结合的领域，具体涉及一种可布置不同细胞密度的微流控芯片及其应用。

背景技术

细胞的多种生理机能的实现，都受其周围微环境中很多因素调节，如营养、生长因子、气体分子及细胞间相互作用等等；而不同密度的细胞群落其调节因素的作用强度存在差异。为了更好的研究细胞周围调控因子对细胞的作用，及细胞与细胞的相互作用等问题，有效的富集一定密度的细胞群落具有非常重要的意义。以往，人们大多通过在培养皿上播种不同密度的细胞来实现不同密度细胞的富集，不仅消耗试剂较多，费时费力，而且对细胞密度的控制也不够精准。

微流控技术是近几年飞速发展的前沿学科，凭借其多元化、分析快、用量少、高通量和实时观测等优点，现已成为生物细胞分析领域中一个强有力的研究手段。近来，Luo等人（Chunxiong Luo,Xuejun Zhu,Tao Yu,et al.，A fast cell loading and high-throughput microfluidic system for long-term cell culture in zero-flow environments，Biotechnology and Bioengineering,2008，101,190-195.）开发了一种可布置并长期培养细胞的高通量微流装置，且已被用于对酵母生长的研究，Wang等人（Li Wang,Xiao Fang Ni,ChunXiong Luo,et al.，Self-loading and cell culture in one layer microfluidic devices,Biomedical Microdevices,2009，11,679-684.）对海拉细胞进行了生长的研究。但是，该装置需要人工更换不同密度的细胞溶液来获得不同密度的细胞群落。能够自动得到不同细胞密度的溶液，将对细胞的研究工作提供很大的便利。

发明内容

针对研究细胞领域的不足之处，本发明提出一种可以布置不同细胞密度的微流控芯片。

本发明另一目的是提出制备所述微流控芯片的方法。

本发明的第三个目的是提出所述微流控芯片的应用的方法。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种可布置不同细胞密度的微流控芯片，其由多个细胞密度布置单元组成，每个细胞密度布置单元包括连接通道、细胞布置腔室、液体吸收腔室、栅栏通道，所述连接通道与细胞布置腔室连接，所述栅栏通道连接细胞布置腔室和液体吸收腔室。

其中，所述栅栏通道的高度和/或宽度为0.5-10μm。该高度和宽度中至少一个小于细胞的线度，保证细胞不会被流体带着通过栅栏通道。

其中，所述细胞布置腔室的面积为2.5×10³-1×10⁵μm²，细胞布置腔室的高度为1-40μm。细胞布置腔室的高度不超过细胞线度的两倍，细胞为单层生长，有利于显微观察。

其中，所述液体吸收腔室的面积为1×10⁵-1×10⁶μm²，其高度为20-200μm。

其中，所述细胞密度布置单元有1-100个，各个细胞密度布置单元中细胞布置腔室和液体吸收腔室的体积之和不相同、相同或不完全相同。其细胞布置腔室，液体吸收腔室和栅栏通道的大小可在上述的不同面积中任意组合。

细胞布置腔室的体积相同、但液体吸收腔室的体积不同，则各个细胞密度布置单元内细胞密度不同。当液体吸收腔室的体积的比值为一定比例时，细胞密度布置单元内细胞密度也成同样比例关系。同样，液体吸收腔室体积均相同，但细胞布置腔室体积不同，各个细胞密度布置单元内的细胞密度不同。

本发明提出的微流控芯片的制备及其在细胞培养中的应用的方法，包括步骤：

1）用计算机辅助设计的方法绘制微流控芯片图形，将绘制的图形打印在胶片或光学掩膜上，套刻在涂有光刻胶的硅片上制成模具，然后用聚二甲基硅氧烷在模具上复制微流控芯片图形，加热固化，切下后使用；

2）将所述微流控芯片固定于细胞培养装置上，然后使微流控芯片处于真空状态；其真空状态优选真空度为5至100Pa的状态；

3)将含有细胞的溶液加在所述连接通道周围，含有细胞的溶液被吸入微流控芯片内部。

其中，还包括当含有细胞的溶液进入微流控芯片内部后，将微流控芯片外部的残留的含有细胞的溶液更替的步骤。