[发明专利]基于硝酸纤维素基底膜的三层夹膜微流控芯片及其制备

说明书

一种基于硝酸纤维素基底膜的三层夹膜微流控芯片及其制备，所述微流控芯片主要由顶层通道芯片、硝酸纤维素膜、底层支撑芯片组成。顶层芯片包含流体通道，培养基通过流体通道为细胞提供营养物质交换和细胞代谢废物运输，中层为硝酸纤维素膜，纤维素膜可经过胶原或蛋白修饰，为细胞生长提供基质，下层为无结构的支撑层，为硝酸纤维素膜提供支撑。本发明首次将硝酸纤维素膜集成到灌流芯片中，更符合体内真实环境，并且制作简便，体积小，能够显著降低细胞和试剂消耗量。

技术领域

本发明主要涉及微流控芯片技术领域，特别提供了一种基于硝酸纤维素基底膜的三层夹膜微流控芯片及其制备方法。

背景技术

微流控芯片实验室作为本世纪一项重要的科学技术已经在包括化学、生物学、医学等多个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、传热传质快、通量高可以集成等特点而成为新一代细胞研究的重要平台，随着近二十年的发展，基于微流控芯片系统的细胞研究已经有所突破，而其中一个重大研究方向就是器官芯片，器官芯片是采用微流控技术，把人体不同器官的细胞在芯片上构建人体组织，模拟人体环境。由于能够极高程度地模拟真正的人体，器官芯片可用于药物测试，帮助人们更好地了解和处理疾病，如果药物研发机构直接使用“器官芯片”进行测试就可以省去动物实验步骤，节省大量的时间和金钱，还避免了许多动物保护方面的道德问题。器官芯片已经被证明非常适合细胞的生长和分化。另外芯片内的三维微环境比传统的平面培养更符合人体内的情况，所以在具有很大的应用前景。

硝酸纤维素膜是一种商业化的微孔滤膜，对蛋白质等大分子具有很强的特异性吸附能力，常用于分子杂交、免疫印迹等实验中，但是目前也有一些研究使用其作为细胞培养支持介质，有文献报道硝酸纤维素膜可用于多种细胞如大肠癌LOVO细胞、SW480细胞、SW1116细胞，肝癌Hepg2细胞，胃癌BGC-823细胞，胰腺癌Panc-1细胞等细胞的培养，在这些研究中硝酸纤维素膜显示出具有良好的湿态强度，理化稳定性，和良好的细胞相容性。另外，膜表面为海绵状微观表面，有利于细胞黏附、生长和增殖，所以硝酸纤维素膜在细胞培养领域的应用潜力巨大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于硝酸纤维素基底膜的三层夹膜微流控芯片及其制备方法。

一种基于硝酸纤维素基底膜的三层夹膜微流控芯片，该微流控芯片主要由顶层通道层、硝酸纤维素膜夹层、底层无结构层组成；所述硝酸纤维素膜夹层以PDMS胶水封在顶层通道层和底层无结构层之间，所述顶层通道层由入口、通道、细胞培养室、出口组成，所述细胞培养室通过通道与入口和出口连接。

所述硝酸纤维素膜夹层的硝酸纤维素膜孔径为0.4-8um。

所述的微流控芯片设有一个或多个入口和一个或多个出口，在入口可以通入流体培养基，为细胞的生长提供流体环境和良好的物质交换，废弃培养基从出口流出。

一种基于硝酸纤维素基底膜的三层夹膜微流控芯片的制备方法，按照以下步骤制备：

(1)采用软刻蚀技术制作，先以SU8光刻胶制作通道模板，再使用混合好的PDMS(PDMS：引发剂＝5-15:1)倒模得到顶层通道层，

(2)底层无结构层采用无结构的模板再使用混合好的PDMS(PDMS：引发剂＝5-15:1)倒模；

(3)将中间的硝酸纤维素膜通过PDMS胶水封在在顶层通道层和底层无结构层之间，然后用PDMS胶水将芯片外侧封严。

本发明中使用的微流控芯片采用软刻蚀技术制作，先以SU8光刻胶制作模板，再使用PDMS倒模，硝酸纤维素膜以PDMS胶水封在两层PDMS之间后，将芯片置于80℃烘箱使PDMS胶水固化。其中硝酸纤维素膜作为细胞生长基底，具有良好的湿态强度，理化稳定性，且具有良好的细胞相容性。