專利名稱：一種自動(dòng)捕獲單細(xì)胞的微流控芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域，是基于流體力學(xué)原理和微流控技術(shù)的用于長(zhǎng)時(shí)間捕獲、觀察、檢測(cè)離體懸浮單細(xì)胞的生物學(xué)研究實(shí)驗(yàn)裝置，具體為一種自動(dòng)捕獲單細(xì)胞的微流控芯片。
背景技術(shù)：
細(xì)胞微環(huán)境與細(xì)胞相互作用日益成為細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。對(duì)離體懸浮培養(yǎng)的單細(xì)胞進(jìn)行操控、觀察、檢測(cè)是探究細(xì)胞生物學(xué)行為常用的手段。高度、橫向和縱向尺度在微米、毫米或厘米量級(jí)的微流控芯片裝置不僅是捕獲、操控離體培養(yǎng)細(xì)胞的理想實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，也是構(gòu)建離體培養(yǎng)細(xì)胞微流動(dòng)生物力學(xué)和生物化學(xué)環(huán)境的重要實(shí)驗(yàn)工具，在細(xì) 胞生物學(xué)研究工作中得到了廣泛使用?，F(xiàn)有的研究多數(shù)利用流體駐點(diǎn)或物理屏障對(duì)單細(xì)胞進(jìn)行捕獲。利用流體駐點(diǎn)捕獲單細(xì)胞對(duì)細(xì)胞機(jī)械損傷小，但常因駐點(diǎn)位置不穩(wěn)定、捕獲時(shí)間短而不利于長(zhǎng)時(shí)間觀察、檢測(cè)和分析；而外加反饋控制系統(tǒng)的駐點(diǎn)捕獲方法則由于外部光學(xué)傳感器和控制器機(jī)構(gòu)復(fù)雜，成本偏高，不便廣泛應(yīng)用。利用物理屏障捕獲單細(xì)胞簡(jiǎn)單且成本低廉，但容易造成細(xì)胞損傷且不便于加載動(dòng)態(tài)生化信號(hào)刺激。因此迫切需要一種能對(duì)離體懸浮培養(yǎng)單細(xì)胞進(jìn)行長(zhǎng)期捕獲、避免細(xì)胞損傷且便于加載動(dòng)態(tài)生化信號(hào)刺激的單細(xì)胞捕獲微流控芯片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的設(shè)計(jì)目的在于提供一種用于單細(xì)胞生物學(xué)研究的捕獲單細(xì)胞的微流控芯片，設(shè)計(jì)中利用流體力學(xué)原理和微流控技術(shù)，巧妙地將駐點(diǎn)流理論與物理屏障相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)單細(xì)胞的長(zhǎng)時(shí)間捕獲，同時(shí)對(duì)捕獲細(xì)胞加載動(dòng)態(tài)生化信號(hào)刺激，用于單細(xì)胞生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究。本發(fā)明是一種集成了培養(yǎng)液入口、細(xì)胞懸浮液入口、培養(yǎng)液入口通道、自動(dòng)捕獲微通道系統(tǒng)、輸出匯合通道和液體出口的玻璃-PDMS芯片。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種自動(dòng)捕獲單細(xì)胞的微流控芯片，該微流控芯片包括培養(yǎng)液入口，細(xì)胞懸浮液入口，培養(yǎng)液入口上通道，培養(yǎng)液入口下通道，細(xì)胞懸浮液入口通道，自動(dòng)捕獲微通道系統(tǒng)，輸出匯合通道和液體出口；所述的自動(dòng)捕獲微通道系統(tǒng)由細(xì)胞捕獲流動(dòng)腔，輸出上通道，輸出下通道，阻力通道構(gòu)成。其中，細(xì)胞捕獲流動(dòng)腔包括一個(gè)入口和上、中、下三個(gè)出口，入口與培養(yǎng)液入口上通道、培養(yǎng)液入口下通道、細(xì)胞懸浮液入口通道相通，上出口與輸出上通道相通，中出口與阻力通道相通，下出口與輸出下通道相通；輸出上通道、輸出下通道、阻力通道匯合到輸出匯合通道；細(xì)胞捕獲流動(dòng)腔由上曲線邊界、下曲線邊界、上直線邊界、下直線邊界圍成，流動(dòng)腔的高度遠(yuǎn)小于其寬度和長(zhǎng)度，并且尺寸在微米量級(jí)，根據(jù)流體力學(xué)原理可知，流動(dòng)腔內(nèi)液體流動(dòng)主要受壓力梯度和上、下平行平板摩擦力的影響，側(cè)面邊界摩擦力的影響可忽略不計(jì)，沿流動(dòng)腔高度取平均后得到的平均流速可用類似于處理平面勢(shì)流的方法求得。因此可以根據(jù)已知復(fù)勢(shì)決定的流線形狀確定流動(dòng)腔的邊界，構(gòu)造出具有流體駐點(diǎn)的流動(dòng)腔。在Z=x+iy平面上引進(jìn)復(fù)勢(shì)
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)捕獲單細(xì)胞的微流控芯片，其特征在于，該微流控芯片包括培養(yǎng)液入口(I),細(xì)胞懸浮液入口( 2 )，培養(yǎng)液入口上通道(3 )，培養(yǎng)液入口下通道(4 )，細(xì)胞懸浮液入口通道(5)，自動(dòng)捕獲微通道系統(tǒng)，輸出匯合通道(13)和液體出口(14)； 所述的自動(dòng)捕獲微通道系統(tǒng)由細(xì)胞捕獲流動(dòng)腔，輸出上通道(10)，輸出下通道(11)，阻力通道(12)構(gòu)成； 其中，細(xì)胞捕獲流動(dòng)腔包括一個(gè)入口和上、中、下三個(gè)出口，入口與培養(yǎng)液入口上通道(3)、培養(yǎng)液入口下通道(4)、細(xì)胞懸浮液入口通道(5)相通，上出口與輸出上通道(10)相通，中出口與阻力通道(12)相通，下出口與輸出下通道(11)相通；輸出上通道(10)、輸出下通道(11)、阻力通道(12)匯合到輸出匯合通道(13);細(xì)胞捕獲流動(dòng)腔由上曲線邊界(6)、下曲線邊界(7)、上直線邊界(8)、下直線邊界(9)圍成； 上曲線邊界(6)和下曲線邊界(7)由公式
全文摘要
本發(fā)明屬于細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域，是基于流體力學(xué)原理和微流控技術(shù)的一種自動(dòng)捕獲單細(xì)胞的微流控芯片。該玻璃-PDMS芯片包含了細(xì)胞懸浮液入口、培養(yǎng)液入口、細(xì)胞捕獲流動(dòng)腔、自動(dòng)捕獲微通道系統(tǒng)和液體出口；利用流體力學(xué)原理對(duì)懸浮培養(yǎng)的單細(xì)胞進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間捕獲，便于對(duì)細(xì)胞加載動(dòng)態(tài)(濃度隨時(shí)間變化)生化信號(hào)，并觀察、檢測(cè)細(xì)胞的生物學(xué)行為。本發(fā)明可用于分析微環(huán)境調(diào)控離體細(xì)胞生物學(xué)行為及其機(jī)制的單細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)研究。
文檔編號(hào)C12M1/00GK102876563SQ20121041891
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月27日
發(fā)明者覃開(kāi)蓉, 李泳江 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)