[发明专利]一种器官芯片上的微流体驱动方法

说明书

技术领域

本发明涉及器官芯片的构建方法及应用方法领域，具体涉及一种器官芯片上的微流体驱动方法。

背景技术

动物实验在现代医学与生物学中占据了极为重要的位置，但是经费以及动物伦理也成了难以回避的问题。结合微流控技术与生物科学技术，创造出了一种“器官芯片”，能够用微芯片复制人体器官的功能，使医学实验变得更为简便。

微流控芯片实验室又称芯片实验室或微流控芯片，指的是把生物和化学等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测、细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成或基本集成到一块几平方厘米(甚至更小)的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以取代常规化学或生物实验室的各种功能的一种技术。微流控芯片技术作为一门迅速发展起来的科学技术，已经在生物医学领域展现了其独特的优势，更因其同细胞尺寸匹配、环境同生理环境相近、在时间和空间维度上能够提供更为精确的操控，易于通过灵活设计实现多种细胞功能研究等特点而成为新一代生物仿生和细胞研究的重要平台。微流控芯片的结构特征在于各种复杂的微通道网络。微流控系统需要通过在这些微通道网络中对微流体的操作来实现各种功能，比如试剂的引入、混合、分离等。因此，微流控系统中的流体驱动技术是实现微流控芯片功能的关键技术。微流控系统采用各种类型的微泵来驱动流体，实际应用中对于微泵的基本要求是：能提供连续稳定的流量、结构简单、需要的辅助部件少、操作简便、制作和运行成本低。

目前器官芯片尚的流体驱动法方法，大都采用静态、直行流、循环流等，还未见蠕动流的形式。采用前行、后行交替向前或前行、后行交替向后的形式，在微流控芯片的微通道内形成一种蠕动流，利用这种蠕动流可以呈现流体的双向剪切力，增加微通道内流体停留时间，增加流体接触面积，获得更好的流体混合效果。

目前，利用特殊流体驱动技术的器官芯片进行相关研究分析还比较少见，在生物学研究及医药研发中具有极大的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种器官芯片上的微流体驱动方法，这种方法构建的器官芯片模拟器官功能更加优化，增加了微通道内流体的功能，可应用于器官芯片或微反应器的构建，药物评价的应用等研究。

本发明提供的器官芯片上的微流体驱动方法，在器官芯片上应用控制泵操控流体的方法。

本发明提供的器官芯片上的微流体驱动方法，所述器官芯片为在微流控芯片集成有功能细胞以模拟相应器官功能的芯片。

本发明提供的器官芯片上的微流体驱动方法，：所述控制泵能够进行不同参数的调节机程序设定，能够操控流体前行/灌注、后行/抽取。

本发明提供的器官芯片上的微流体驱动方法，所述操控流体的方法为，驱动流体前行与后行交替向前或前行与后行交替向后的形式。

本发明提供的器官芯片上的微流体驱动方法，所述的程序参数，包括流速、时间、暂停时间、循环区间、循环次数等。其中流速可以为负值，代表流体后行。

本发明提供的器官芯片上的微流体驱动方法，所述流体驱动方法，驱动流体前行与后行交替向前或向后时，程序参数设定如下，流速a，时间b，暂停20微秒，流速-c，时间d，暂停20微秒，循环区间为上述所有参数，循环次数e。所得流体的流速为(a*b-c*d)/(b+d)。a>c时，流体前行，a<c时，流体后行。

本发明提供的器官芯片上的微流体驱动方法，所述流体驱动方法，驱动流体前行与后行交替向前或向后时，程序参数设定如下，流速a(1μL/h-120μL/h)，时间b(1s-30s)，暂停20微秒，流速-c(1μL/h-120μL/h)，时间d(1s-30s)，暂停20微秒，循环区间为上述所有参数，循环次数e(1-50000次)。所得流体的流速为(a*b-c*d)/(b+d)。a>c时，流体前行，a<c时，流体后行。

本发明提供的器官芯片上的微流体驱动方法，在微流控芯片的微通道内形成一种蠕动流，利用这种蠕动流可以呈现流体的双向剪切力，这种双向剪切力更符合对于某些细胞在体内的微环境，可以更好地促进细胞的生长，得到更好的细胞功能。蠕动流也可以增加微通道内流体停留时间，增加流体接触面积，获得更好的流体混合效果，在药物应用时可以更好地促进药物利用。

附图说明

图1本发明器官芯片上的微流体驱动方法效果；a三种流体方式的速度；(1)直行流(1μL/min)，(2)直行流(0.5μL/min)，(3)蠕动流(1μL/min)；b三种流体方式的停留时间；。