[发明专利]一种采用微流控芯片构建三维神经网络的装置及其制备和使用方法

权利要求书

1.一种体外培养三维神经网络的装置，其特征在于，所述装置包括微流控芯片、用于黏附神经细胞的微球和基底，其中所述微流控芯片包括多层聚二甲基硅氧烷弹性层并具有通孔，所述聚二甲基硅氧烷弹性层具有供神经细胞突起延伸的微流管道，所述通孔与基底形成用于容纳微球的小室；所述通孔横截面的边长或直径为微球直径的10⁰-10²倍；所述微流管道的高度为3微米-10微米；所述微流管道宽度为5-50微米；所述多层聚二甲基硅氧烷弹性层的下层聚二甲基硅氧烷弹性层的厚度为40-80微米，总厚度为200微米至3毫米；

所述体外培养三维神经网络的装置采用如下方法进行制备，所述制备方法包括：

(a)经光刻方法得到模板，用聚二甲基硅氧烷对模板上的图案进行翻模，得到具有微流管道的所述聚二甲基硅氧烷弹性层；

(b)将多层所述聚二甲基硅氧烷弹性层同向叠合，通过氧等离子体处理使相邻两层之间键合，并使相邻两层中所述微流管道的方向为30～90度夹角；

(c)在所述聚二甲基硅氧烷弹性层上打通孔；和

(d)将所述聚二甲基硅氧烷弹性层有图案的一面与基底贴合，通孔与基底形成所述小室。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微球为均一直径；所述小室为圆形、长方形或串珠形；以及所述基底为玻璃基底、聚二甲基硅氧烷基底或聚苯乙烯基底。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微球的直径为30-140微米。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述微球的直径为40-100微米。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述微球的直径为40-70微米。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微球是硅硼玻璃微球或水凝胶微球中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通孔横截面的边长或直径为微球直径的20-80倍。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述通孔横截面的边长或直径为微球直径的40-60倍。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微流管道高度为4-8微米。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述微流管道高度为5微米。

11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微流管道宽度为10-40微米。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述微流管道宽度为20-30微米。

13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述下层聚二甲基硅氧烷弹性层的厚度为50-70微米。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述下层聚二甲基硅氧烷弹性层的厚度为60微米。

15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多层聚二甲基硅氧烷弹性层的总厚度为500微米至2.5毫米。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述多层聚二甲基硅氧烷弹性层的总厚度为1毫米至1.5毫米。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的装置的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

(a)经光刻方法得到模板，用聚二甲基硅氧烷对模板上的图案进行翻模，得到具有微流管道的所述聚二甲基硅氧烷弹性层；

(b)将多层所述聚二甲基硅氧烷弹性层同向叠合，通过氧等离子体处理使相邻两层之间键合，并使相邻两层中所述微流管道的方向为30～90度夹角；

(c)在所述聚二甲基硅氧烷弹性层上打通孔；和

(d)将所述聚二甲基硅氧烷弹性层有图案的一面与基底贴合，通孔与基底形成所述小室。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述相邻两层中所述微流管道的方向为90度夹角。

19.根据权利要求1至16中任一项所述的装置的使用方法，其特征在于，所述方法包括微球的自组装、将神经细胞种植在所述微球的表面和将黏附有神经细胞的微球放入小室中进行培养；其中在种植神经细胞之前先种植胶质细胞。