[发明专利]一种基于多光子显微与微流控芯片技术的高通量筛选系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于多光子显微技术与微流控芯片技术相结合的高通量筛选系统。

背景技术

众所周知，灌注式细胞培养技术是将细胞培养在流动环境中，通过外部流体灌注装置为细胞连续提供新鲜的培养液并移除代谢产物，减少培养液的手工更换步骤，保证细胞培养环境的稳定性和无菌状态，具有很多优势。另外，微流控芯片技术能把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程，具有分析速度快、试剂消耗少、易于集成和高通量分析等诸多优点，已成为大规模高通量药物筛选的实验和检测技术平台。将灌注式细胞培养技术与微流控技术相结合，构建药物筛查的细胞微系统平台是目前的研究热点。

目前，细胞微系统平台评价药物响应主要是靠生化检验。然而，生化检验是有创，不能实现动态实时监测。发展无创，可实时动态监测的手段对药物开发具有重要的意义。近年来，光学显微技术由于具有无创、简单、快速、高效等优点已在生物医学中得到越来越广泛的应用。特别是多光子显微技术，它是利用激光与组织内在成分相互作用发生的双光子激发荧光，能实现对细胞源的还原吡啶核苷酸（NADH）和色氨酸（Tryptophan）的高分辨成像【细胞源的NADH和Tryptophan跟细胞的新陈代谢和微环境相关】，实现对细胞的形态、新陈代谢和微环境等变化信息的提取和可视化。

因此，发展一种基于多光子显微技术与微流控芯片技术相结合的高通量筛选系统，能为药物毒性监测提供了一种快速、非标记、无创、可靠、高通量的新方法和新技术，对制药业具有重大的价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多光子显微与微流控芯片技术的高通量筛选系统，以克服现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于多光子显微与微流控芯片技术的高通量筛选系统，包括一灌注培养单元以及一对该灌注培养单元进行成像的激发光源成像单元；通过所述激发光源成像单元激发光源，该激发光源与所述灌注培养单元的细胞相互作用产生内源性的多光子信号，所述激发光源成像单元通过该多光子信号进行高分辨成像。

在本发明一实施例中，所述灌注培养单元包括：注射泵、第一微流体连接器、氧合器、第二微流体连接器、微泡清除器、第三微流体连接器、微流芯片、第四微流体连接器以及培养基存储器；所述注射泵经所述第一微流体连接器与所述氧合器一端连接；所述氧合器另一端经所述第二微流体连接器与所述微泡清除器一端连接；所述微泡清除器另一端经所述第三微流体连接器与所述微流芯片一端连接；所述微流芯片的另一端经所述第四微流体连接器与所述培养基存储器相连。

在本发明一实施例中，所述微流芯片包括三对微孔，每对微孔都具有一个入口和一个出口。在本发明一实施例中，所述激发光源成像单元包括沿光路设置的钛宝石飞秒激光器、光子晶体光纤，第一反射镜、第一二向色分光镜、第二反射镜、第一滤光片、第二滤光片、第三反射镜、第二二向色分光镜、光学扫描器件、第四反射镜、与所述微流芯片配合的显微物镜、第三二向色分光镜、第三滤光片、反射光栅以及光电倍增管阵列。

在本发明一实施例中，所述第一反射镜与经所述光子晶体光纤产生的光路夹角为45度；所述第一二向色分光镜与经所述第一反射镜反射后的光路的夹角为45度；所述第二反射镜与经所述第一二向色分光镜后的一光路的夹角为45度；所述第三反射镜与经所述第一二向色分光镜后的另一光路的夹角为45度；所述第二二向色分光镜与经所述第二反射镜反射后的光路的夹角为45度；所述第二二向色分光镜与经所述第三反射镜反射后的光路的夹角为45度；所述第一滤光片设置于所述第一二向色分光镜以及所述第三反射镜之间；所述第二滤光片设置于所述第二反射镜与所述第二二向色分光镜之间；所述光学扫描器件设置于所述第二二向色分光镜以及所述第四反射镜之间；所述第四反射镜与经所述光学扫描器产生的光路的夹角为45度；所述第三二向色分光镜与经所述显微镜产生的光路的夹角为45度；所述反射光栅与经所述第三二向色分光镜后的光路的夹角为45度。