一種細(xì)胞尋址微流控芯片、細(xì)胞分析裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種細(xì)胞尋址微流控芯片、細(xì)胞分析裝置及方法。所述芯片包括細(xì)胞培養(yǎng)通道、一對(duì)側(cè)壓通道、尋址通道、刺激通道和廢液通道；工作時(shí)，芯片處于尋址狀態(tài)，則尋址通道壓力大于刺激通道；芯片處于刺激狀態(tài)，則刺激通道壓力大于尋址通道。所述細(xì)胞分析裝置包括所述微流控芯片、信號(hào)采集裝置和電氣比例轉(zhuǎn)換閥，芯片側(cè)壓通道、尋址通道和刺激通道的入口端通分別與獨(dú)立的電氣比例轉(zhuǎn)換閥相連，每個(gè)電氣比例轉(zhuǎn)換閥根據(jù)不同電信號(hào)，輸出相應(yīng)液壓；信號(hào)采集裝置設(shè)置在細(xì)胞培養(yǎng)通道處，用于采集細(xì)胞信號(hào)或?qū)?xì)胞進(jìn)行成像。本發(fā)明解決了現(xiàn)有基于微流控的細(xì)胞刺激方法中溶液切換時(shí)間、細(xì)胞環(huán)境控制、刺激位點(diǎn)的空間控制等方面存在的技術(shù)問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】一種細(xì)胞尋址微流控芯片、細(xì)胞分析裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，更具體地，涉及一種微流控芯片、細(xì)胞分析裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]細(xì)胞是除病毒以外自然界所有已知生命體的基本單位，是一切生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，因此，對(duì)細(xì)胞的深入研宄是揭開生命奧秘、改造生命的關(guān)鍵。細(xì)胞通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)對(duì)其微環(huán)境識(shí)別與應(yīng)答的能力對(duì)于生物體的發(fā)育、組織修復(fù)以及免疫等至關(guān)重要。細(xì)胞刺激是研宄細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞間通訊以及高通量藥物篩選的一個(gè)最有效途徑。細(xì)胞在受到不同化學(xué)藥物刺激時(shí)會(huì)引發(fā)細(xì)胞響應(yīng)的時(shí)空變化，調(diào)節(jié)細(xì)胞的電生理活性從而影響細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化以及維持細(xì)胞的生理平衡。
[0003]微流控芯片技術(shù)以其微型化、集成化、自動(dòng)化、高通量等優(yōu)點(diǎn)，成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界共同關(guān)注的焦點(diǎn)之一，而其與細(xì)胞相似的特征尺度，以及芯片材料良好的生物兼容性等特點(diǎn)，使微流控芯片成為細(xì)胞生物學(xué)研宄的理想平臺(tái)。目前，基于微流控芯片的細(xì)胞刺激方法已見諸報(bào)道，依據(jù)其細(xì)胞刺激原理，可主要分為以下三種類型:1)層流界面轉(zhuǎn)移，利用流體在微尺度下的層流效應(yīng)，通過(guò)控制層流的界面位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞整體或局部的藥物刺激；
2)脈沖刺激，通過(guò)迅速切換微流體在通道中的有無(wú)，實(shí)現(xiàn)對(duì)通道下游細(xì)胞的藥物刺激；3)光解釋放，利用光解作用控制藥物在通道內(nèi)的釋放時(shí)間與位置，從而達(dá)到刺激下游細(xì)胞的目的。實(shí)踐證明，三種類型的方法都能有效實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞的藥物刺激，但是現(xiàn)有方法在溶液切換時(shí)間、細(xì)胞環(huán)境控制、刺激位點(diǎn)的空間控制等方面還有待進(jìn)一步提尚。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種細(xì)胞尋址微流控芯片、細(xì)胞分析裝置及方法，其目的在于通過(guò)對(duì)稱設(shè)置的尋址通道和刺激通道，精確定位細(xì)胞，對(duì)細(xì)胞進(jìn)行刺激，由此解決現(xiàn)有基于微流控芯片刺激細(xì)胞的方法中溶液切換時(shí)間、細(xì)胞環(huán)境控制、刺激位點(diǎn)的空間控制等方面有待提高的技術(shù)問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種微流控芯片，包括細(xì)胞培養(yǎng)通道、一對(duì)側(cè)壓通道、尋址通道、刺激通道和廢液通道；所述培養(yǎng)通道用于培養(yǎng)貼壁細(xì)胞并觀察細(xì)胞狀態(tài)，其入口端連接側(cè)壓通道、尋址通道和刺激通道；所述側(cè)壓通道，對(duì)稱設(shè)置于培養(yǎng)通道兩側(cè)，其出口端與培養(yǎng)通道入口端外側(cè)相連；所述尋址通道和刺激通道對(duì)稱設(shè)置，其出口端與培養(yǎng)通道入口端內(nèi)側(cè)相連并與廢液通道相連；
[0006]工作時(shí)，所述微流控芯片處于尋址狀態(tài)，則尋址通道壓力大于刺激通道；所述微流控芯片處于刺激狀態(tài)，則刺激通道壓力大于尋址通道。
[0007]優(yōu)選地，所述微流控芯片，其所述側(cè)壓通道和細(xì)胞培養(yǎng)通道選擇范圍在15°至75。之間，優(yōu)選45° ο
[0008]優(yōu)選地，所述微流控芯片，其所述廢液通道為Y字型廢液通道，夾角選擇范圍在15。至75。之間，優(yōu)選40° ο
[0009]優(yōu)選地，所述微流控芯片，其所述尋址通道和刺激通道與相應(yīng)廢液通道夾角選擇范圍在15°至75°之間，優(yōu)選50°。
[0010]按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種所述微流控芯片的細(xì)胞分析裝置，包括所述微流控芯片、信號(hào)采集裝置和電氣比例轉(zhuǎn)換閥，所述微流控芯片側(cè)壓通道、尋址通道和刺激通道的入口端通分別與獨(dú)立的電氣比例轉(zhuǎn)換閥相連，每個(gè)電氣比例轉(zhuǎn)換閥根據(jù)不同電信號(hào)，輸出相應(yīng)液壓；所述信號(hào)采集裝置，設(shè)置在細(xì)胞培養(yǎng)通道處，用于采集細(xì)胞信號(hào)或?qū)?xì)胞進(jìn)行成像。
[0011]按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種應(yīng)用所述細(xì)胞分析裝置進(jìn)行細(xì)胞分析的方法，包括以下步驟:
[0012]S1:在微流控芯片中細(xì)胞培養(yǎng)通道中培養(yǎng)待分析細(xì)胞，在側(cè)壓通道加載緩沖液，尋址通道加載示蹤液，刺激通道加載刺激液；
[0013]S2:細(xì)胞分析裝置處于尋址狀態(tài)，開始時(shí)一對(duì)側(cè)壓通道的電氣比例轉(zhuǎn)換閥提供相同的壓力，使得示蹤通道內(nèi)的示蹤液形成細(xì)流進(jìn)入細(xì)胞培養(yǎng)通道，示蹤通道的電氣比例轉(zhuǎn)換閥提供壓力大于刺激通道的電氣比例轉(zhuǎn)換閥，使得刺激通道內(nèi)刺激液全部進(jìn)入廢液通道；調(diào)節(jié)側(cè)壓通道的電氣比例轉(zhuǎn)換閥，使得示蹤通道內(nèi)的示蹤液指示目標(biāo)細(xì)胞；
[0014]S3:細(xì)胞分析裝置切換到刺激狀態(tài)，維持側(cè)壓通道壓力不變，通過(guò)調(diào)整電氣比例轉(zhuǎn)換閥，交換尋址通道和刺激通道的壓力，使得刺激液刺激目標(biāo)細(xì)胞；
[0015]S4:按照預(yù)定的刺激時(shí)間結(jié)束刺激，通過(guò)電氣比例轉(zhuǎn)換閥，再次交換尋址通道和刺激通道的壓力，使得示蹤液指示目標(biāo)細(xì)胞；
[0016]S5:信號(hào)采集裝置對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)通道內(nèi)目標(biāo)細(xì)胞進(jìn)行信號(hào)采集或成像，用于細(xì)胞分析。
[0017]優(yōu)選地，所述細(xì)胞分析方法，還包括以下步驟:
[0018]S6:重復(fù)步驟S2至步驟S5，對(duì)各目標(biāo)細(xì)胞進(jìn)行相應(yīng)刺激，并進(jìn)行細(xì)胞采集或成像用于細(xì)胞分析。
[0019]總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0020](I)本發(fā)明提供的微流控芯片，可對(duì)細(xì)胞進(jìn)行精確尋址，確定目標(biāo)細(xì)胞并進(jìn)行刺激。
[0021](2)本發(fā)明提供的細(xì)胞分析裝置，集微流控芯片單元，壓力輸出單元，信號(hào)采集或成像單元，控制單元為一體的多模式多藥物高通量高時(shí)空分辨的細(xì)胞分析裝置，并可通過(guò)更換芯片，實(shí)現(xiàn)其他刺激方式。
[0022](3)本發(fā)明提供的細(xì)胞分析方法，尋址刺激，實(shí)現(xiàn)了對(duì)處于相同生長(zhǎng)環(huán)境的細(xì)胞進(jìn)行精確刺激。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本發(fā)明專利的裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖2是實(shí)施例1提供的微流控芯片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3是實(shí)施例2提供的微流控芯片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4是實(shí)施例3提供的微流控芯片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5是實(shí)施例4提供的細(xì)胞分析方法流程示意圖，其中圖5 (a)、圖5 (C)、和圖5 (e)為實(shí)時(shí)尋址狀態(tài)，圖5 (b)、圖5 (d)、圖5 (f)為對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)刺激狀態(tài)；
[0028]圖6為細(xì)胞刺激響應(yīng)結(jié)果，其中圖6(a)、圖6(b)和圖6(c)分別為目標(biāo)細(xì)胞a、目標(biāo)細(xì)胞b和目標(biāo)細(xì)胞c相應(yīng)結(jié)果。
[0029]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來(lái)表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:1為細(xì)胞培養(yǎng)通道，2為側(cè)壓通道，3為尋址通道，4為刺激通道，5為廢液通道。

【具體實(shí)施方式】
[0030]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0031]本發(fā)明提供的微流控芯片，包括細(xì)胞培養(yǎng)通道1、一對(duì)側(cè)壓通道2、尋址通道3、刺激通道4和廢液通道5。
[0032]所述培養(yǎng)通道用于培養(yǎng)貼壁細(xì)胞并觀察細(xì)胞狀態(tài)，其入口端連接側(cè)壓通道2、尋址通道3和刺激通道4 ;所述側(cè)壓通道2，對(duì)稱設(shè)置于培養(yǎng)通道兩側(cè)，其出口端與培養(yǎng)通道入口端外側(cè)相連；所述尋址通道3和刺激通道4對(duì)稱設(shè)置，其出口端與培養(yǎng)通道入口端內(nèi)側(cè)相連并與廢液通道5相連。
[0033]所述側(cè)壓通道2和細(xì)胞培養(yǎng)通道I夾角在15°至75。之間，優(yōu)選45°。所述廢液通道5為Y字型廢液通道5，夾角在15°至75。之間，優(yōu)選40°。所述尋址通道3和刺激通道4與相應(yīng)廢液通道5夾角在15°至75°之間，優(yōu)選50°。
[0034]工作時(shí)，所述微流控芯片處于尋址狀態(tài)，則尋址通道3壓力大于刺激通道4 ;所述微流控芯片處于刺激狀態(tài)，則刺激通道4壓力大于尋址通道3。
[0035]本發(fā)明提供的細(xì)胞分析裝置，如圖1所示，包括所述微流控芯片、信號(hào)采集裝置和電氣比例轉(zhuǎn)換閥，所述微流控芯片側(cè)壓通道2、尋址通道3和刺激通道4的入口端分別與獨(dú)立的電氣比例轉(zhuǎn)換閥相連，每個(gè)電氣比例轉(zhuǎn)換閥根據(jù)不同電信號(hào)，輸出相應(yīng)壓力；所述信號(hào)采集裝置，設(shè)置在細(xì)胞培養(yǎng)通道I處，用于采集細(xì)胞信號(hào)或?qū)?xì)胞進(jìn)行成像。
[0036]本發(fā)明提供的細(xì)胞分析的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0037]SI在微流控芯片的細(xì)胞培養(yǎng)通道I中培養(yǎng)待分析細(xì)胞，在側(cè)壓通道2加載緩沖液，尋址通道3加載示蹤液，刺激通道4加載刺激液；
[0038]S2:細(xì)胞分析裝置處于尋址狀態(tài)，開始時(shí)一對(duì)側(cè)壓通道2的電氣比例轉(zhuǎn)換閥提供相同的壓力，使得示蹤通道內(nèi)的示蹤液形成細(xì)流進(jìn)入細(xì)胞培養(yǎng)通道I，示蹤通道的電氣比例轉(zhuǎn)換閥提供壓力大于刺激通道4的電氣比例轉(zhuǎn)換閥，使得刺激通道4內(nèi)刺激液全部進(jìn)入廢液通道5 ;調(diào)節(jié)側(cè)壓通道2的電氣比例轉(zhuǎn)換閥，使得示蹤通道內(nèi)的示蹤液指示目標(biāo)細(xì)胞；
[0039]S3:細(xì)胞分析裝置切換到刺激狀態(tài)，維持側(cè)壓通道2壓力不變，通過(guò)調(diào)整電氣比例轉(zhuǎn)換閥，交換尋址通道3和刺激通道4的壓力，使得刺激液刺激目標(biāo)細(xì)胞；
[0040]S4:按照預(yù)定的刺激時(shí)間結(jié)束刺激，通過(guò)電氣比例轉(zhuǎn)換閥，再次交換尋址通道3和刺激通道4的壓力，使得示蹤液指示目標(biāo)細(xì)胞；
[0041]S5:信號(hào)采集裝置對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)通道I內(nèi)目標(biāo)細(xì)胞進(jìn)行信號(hào)采集或成像，用于細(xì)胞分析。
[0042]S6:重復(fù)步驟S2至步驟S5，對(duì)各目標(biāo)細(xì)胞進(jìn)行相應(yīng)刺激，并進(jìn)行細(xì)胞采集或成像用于細(xì)胞分析。
[0043]以下為實(shí)施例:
[0044]實(shí)施例1
[0045]一種微流控芯片，為聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片，其由刻有微通道結(jié)構(gòu)的聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄層與玻璃片鍵合而成，芯片高度為40 μm。
[0046]所述PDMS薄層表面加工有微通道結(jié)構(gòu)，如圖2所示，包括細(xì)胞培養(yǎng)通道1、一對(duì)側(cè)壓通道2、尋址通道3、刺激通道4和廢液通道5。
[0047]所述培養(yǎng)通道用于培養(yǎng)貼壁細(xì)胞并觀察細(xì)胞狀態(tài)，其入口端連接側(cè)壓通道2、尋址通道3和刺激通道4 ;所述側(cè)壓通道2，對(duì)稱設(shè)置于培養(yǎng)通道兩側(cè)，其出口端與培養(yǎng)通道入口端外側(cè)相連；所述尋址通道3和刺激通道4對(duì)稱設(shè)置，其出口端與培養(yǎng)通道入口端內(nèi)側(cè)相連并與廢液通道5相連。
[0048]所述側(cè)壓通道2和細(xì)胞培養(yǎng)通道I夾角為15°。所述廢液通道5為Y字型廢液通道5，夾角為15°。所述尋址通道3和刺激通道4與相應(yīng)廢液通道5夾角為15°。
[0049]工作時(shí)，所述微流控芯片處于尋址狀態(tài)，則尋址通道3壓力大于刺激通道4 ;所述微流控芯片處于刺激狀態(tài)，則刺激通道4壓力大于尋址通道3。
[0050]本發(fā)明提供的細(xì)胞分析裝置，包括所述微流控芯片、信號(hào)采集裝置和電氣比例轉(zhuǎn)換閥，所述微流控芯片側(cè)壓通道2、尋址通道3和刺激通道4的入口端分別與獨(dú)立的電氣比例轉(zhuǎn)換閥相連，每個(gè)電氣比例轉(zhuǎn)換閥根據(jù)不同電信號(hào)，輸出相應(yīng)壓力；所述信號(hào)采集裝置，為CCD相機(jī)和光子計(jì)數(shù)器，設(shè)置在細(xì)胞培養(yǎng)通道I處，用于對(duì)細(xì)胞進(jìn)行成像和探測(cè)實(shí)時(shí)熒光強(qiáng)度。
[0051]實(shí)施例2
[0052]一種微流控芯片，為聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片，其由刻有微通道結(jié)構(gòu)的聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄層與玻璃片鍵合而成，芯片高度為40 μm。
[0053]所述PDMS薄層表面加工有微通道結(jié)構(gòu)，如圖3所示，包括細(xì)胞培養(yǎng)通道1、一對(duì)側(cè)壓通道2、尋址通道3、刺激通道4和廢液通道5。
[0054]所述培養(yǎng)通道用于培養(yǎng)貼壁細(xì)胞并觀察細(xì)胞狀態(tài)，其入口端連接側(cè)壓通道2、尋址通道3和刺激通道4 ;所述側(cè)壓通道2，對(duì)稱設(shè)置于培養(yǎng)通道兩側(cè)，其出口端與培養(yǎng)通道入口端外側(cè)相連；所述尋址通道3和刺激通道4對(duì)稱設(shè)置，其出口端與培養(yǎng)通道入口端內(nèi)側(cè)相連并與廢液通道5相連。
[0055]所述側(cè)壓通道2和細(xì)胞培養(yǎng)通道I夾角為45°。所述廢液通道5為Y字型廢液通道5，夾角為40°。所述尋址通道3和刺激通道4與相應(yīng)廢液通道5夾角均為50°。
[0056]工作時(shí)，所述微流控芯片處于尋址狀態(tài)，則尋址通道3壓力大于刺激通道4 ;所述微流控芯片處于刺激狀態(tài)，則刺激通道4壓力大于尋址通道3。
[0057]本發(fā)明提供的細(xì)胞分析裝置，包括所述微流控芯片、信號(hào)采集裝置和電氣比例轉(zhuǎn)換閥，所述微流控芯片側(cè)壓通道2、尋址通道3和刺激通道4的入口端分別與獨(dú)立的電氣比例轉(zhuǎn)換閥相連，每個(gè)電氣比例轉(zhuǎn)換閥根據(jù)不同電信號(hào)，輸出相應(yīng)壓力；所述信號(hào)采集裝置，為CCD相機(jī)和光子計(jì)數(shù)器，設(shè)置在細(xì)胞培養(yǎng)通道I處，用于對(duì)細(xì)胞進(jìn)行成像和探測(cè)實(shí)時(shí)熒光強(qiáng)度。
[0058]實(shí)施例3
[0059]一種微流控芯片，為聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片，其由刻有微通道結(jié)構(gòu)的聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄層與玻璃片鍵合而成，芯片高度為40 μm。
[0060]所述PDMS薄層表面加工有微通道結(jié)構(gòu)，如圖4所示，包括細(xì)胞培養(yǎng)通道1、一對(duì)側(cè)壓通道2、尋址通道3、刺激通道4和廢液通道5。
[0061]所述培養(yǎng)通道用于培養(yǎng)貼壁細(xì)胞并觀察細(xì)胞狀態(tài)，其入口端連接側(cè)壓通道2、尋址通道3和刺激通道4 ;所述側(cè)壓通道2，對(duì)稱設(shè)置于培養(yǎng)通道兩側(cè)，其出口端與培養(yǎng)通道入口端外側(cè)相連；所述尋址通道3和刺激通道4對(duì)稱設(shè)置，其出口端與培養(yǎng)通道入口端內(nèi)側(cè)相連并與廢液通道5相連。
[0062]所述側(cè)壓通道2和細(xì)胞培養(yǎng)通道I夾角為75°。所述廢液通道5為Y字型廢液通道5，夾角為75°。所述尋址通道3和刺激通道4與相應(yīng)廢液通道5夾角均為75°。
[0063]工作時(shí)，所述微流控芯片處于尋址狀態(tài)，則尋址通道3壓力大于刺激通道4 ;所述微流控芯片處于刺激狀態(tài)，則刺激通道4壓力大于尋址通道3。
[0064]本發(fā)明提供的細(xì)胞分析裝置，包括所述微流控芯片、信號(hào)采集裝置和電氣比例轉(zhuǎn)換閥，所述微流控芯片側(cè)壓通道2、尋址通道3和刺激通道4的入口端通分別與獨(dú)立的電氣比例轉(zhuǎn)換閥相連，每個(gè)電氣比例轉(zhuǎn)換閥根據(jù)不同電信號(hào)，輸出相應(yīng)壓力；所述信號(hào)采集裝置，為CCD相機(jī)和光子計(jì)數(shù)器，設(shè)置在細(xì)胞培養(yǎng)通道I處，用于對(duì)細(xì)胞進(jìn)行成像和探測(cè)實(shí)時(shí)熒光強(qiáng)度。
[0065]實(shí)施例4
[0066]本實(shí)施例結(jié)合附圖，對(duì)實(shí)施例2提供的細(xì)胞分析裝置，進(jìn)行細(xì)胞分析的方法做進(jìn)一步解釋說(shuō)明，包括以下步驟:
[0067]如圖5 (a)所示，在微流控芯片中細(xì)胞培養(yǎng)通道I中培養(yǎng)待分析細(xì)胞(HeLa細(xì)胞)，在側(cè)壓通道2端口加載緩沖液(臺(tái)式緩沖液)，尋址通道3端口加載示蹤液(緩沖液配置的熒光素溶液)，刺激通道4端口加載刺激液(腺嘌呤核苷三磷酸ATP);細(xì)胞分析裝置處于尋址狀態(tài)，開始時(shí)一對(duì)側(cè)壓通道2的電氣比例轉(zhuǎn)換閥提供相同的壓力，使得示蹤通道內(nèi)的示蹤液形成細(xì)流進(jìn)入細(xì)胞培養(yǎng)通道1，此時(shí)示蹤通道的電氣比例轉(zhuǎn)換閥供壓力大于刺激通道4的電氣比例轉(zhuǎn)換閥，使得刺激通道4內(nèi)刺激液全部進(jìn)入廢液通道5 ;通過(guò)調(diào)節(jié)側(cè)壓通道2的電氣比例轉(zhuǎn)換閥，使得示蹤通道內(nèi)的示蹤液指示目標(biāo)細(xì)胞，如圖5 (a)中細(xì)胞a為待尋址的目標(biāo)細(xì)胞；
[0068]如圖5(b)所示瞬時(shí)切換圖細(xì)胞分析裝置到刺激狀態(tài)，維持側(cè)壓通道2壓力不變，通過(guò)調(diào)整電氣比例轉(zhuǎn)換閥，交換尋址通道3和刺激通道4的壓力，使得刺激液刺激目標(biāo)細(xì)胞，按照預(yù)定的刺激時(shí)間結(jié)束刺激；本次實(shí)驗(yàn)中，待成功尋址到目標(biāo)細(xì)胞后，重復(fù)刺激了 2次目標(biāo)細(xì)胞，刺激時(shí)間為5s，刺激間隔時(shí)間為60s，細(xì)胞預(yù)先加入Fluo-3/AM進(jìn)行孵育，可以通過(guò)熒光強(qiáng)度的變化反應(yīng)細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度的變化，圖6 (a)為CCD相機(jī)采集到此次實(shí)驗(yàn)的實(shí)時(shí)熒光信號(hào)，可知，有且只有被尋址的目標(biāo)細(xì)胞a在2次重復(fù)的刺激中表現(xiàn)出明顯的熒光強(qiáng)度的變化；
[0069]通過(guò)電氣比例轉(zhuǎn)換閥，再次交換尋址通道3和刺激通道4的壓力，使得示蹤液指示目標(biāo)細(xì)胞；如圖5(c)在尋址的模式下，再次調(diào)節(jié)側(cè)壓通道2的壓力，尋址下一個(gè)目標(biāo)細(xì)胞b ；
[0070]如圖5 (d)所示瞬時(shí)切換細(xì)胞分析裝置到刺激狀態(tài)，維持側(cè)壓通道2壓力不變，通過(guò)調(diào)整電氣比例轉(zhuǎn)換閥，交換尋址通道3和刺激通道4的壓力，使得刺激液刺激目標(biāo)細(xì)胞，按照預(yù)定的刺激時(shí)間結(jié)束刺激；本次實(shí)驗(yàn)中，待成功尋址到目標(biāo)細(xì)胞后，重復(fù)刺激了 2次目標(biāo)細(xì)胞，刺激時(shí)間為5s，刺激間隔時(shí)間為60s，圖6(b)為CCD相機(jī)采集到此次實(shí)驗(yàn)的實(shí)時(shí)熒光信號(hào)，可知，有且只有被尋址的目標(biāo)細(xì)胞b在2次重復(fù)的刺激中表現(xiàn)出明顯的熒光強(qiáng)度的變化；
[0071 ] 通過(guò)電氣比例轉(zhuǎn)換閥，再次交換尋址通道3和刺激通道4的壓力，使得示蹤液指示目標(biāo)細(xì)胞；如圖5(e)在尋址的模式下，再次調(diào)節(jié)側(cè)壓通道2的壓力，尋址下一個(gè)目標(biāo)細(xì)胞c ；
[0072]如圖5 (f)所示瞬時(shí)切換細(xì)胞分析裝置到刺激狀態(tài)，維持側(cè)壓通道2壓力不變，通過(guò)調(diào)整電氣比例轉(zhuǎn)換閥，交換尋址通道3和刺激通道4的壓力，使得刺激液刺激目標(biāo)細(xì)胞，按照預(yù)定的刺激時(shí)間結(jié)束刺激，本次實(shí)驗(yàn)中，待成功尋址到目標(biāo)細(xì)胞后，重復(fù)刺激了 2次目標(biāo)細(xì)胞，刺激時(shí)間為5s，刺激間隔時(shí)間為60s，圖6 (c)為CCD相機(jī)采集到此次實(shí)驗(yàn)的實(shí)時(shí)熒光信號(hào)，可知，有且只有被尋址的目標(biāo)細(xì)胞c在2次重復(fù)的刺激中表現(xiàn)出明顯的熒光強(qiáng)度的變化；
[0073]同時(shí)，本實(shí)施例可以將刺激通道4擴(kuò)展成多個(gè)，尋址通道3依然保持為一個(gè)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)尋址后多樣品的靶向刺激，同時(shí)通過(guò)程控各端口的壓力輸出可以實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞進(jìn)行不同藥物的先后刺激，豐富刺激模式，進(jìn)一步，通過(guò)程控各端口的壓力也可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)樣品的同時(shí)刺激，這種刺激模式可以實(shí)時(shí)研宄細(xì)胞對(duì)不同樣品刺激的反應(yīng)。
[0074]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種微流控芯片，其特征在于，包括細(xì)胞培養(yǎng)通道(I)、一對(duì)側(cè)壓通道(2)、尋址通道(3)、刺激通道(4)和廢液通道(5);所述培養(yǎng)通道用于培養(yǎng)貼壁細(xì)胞并觀察細(xì)胞狀態(tài)，其入口端連接側(cè)壓通道(2)、尋址通道(3)和刺激通道(4);所述側(cè)壓通道(2)，對(duì)稱設(shè)置于培養(yǎng)通道兩側(cè)，其出口端與培養(yǎng)通道入口端外側(cè)相連；所述尋址通道⑶和刺激通道⑷對(duì)稱設(shè)置，其出口端與培養(yǎng)通道入口端內(nèi)側(cè)相連并與廢液通道(5)相連； 工作時(shí)，所述微流控芯片處于尋址狀態(tài)，則尋址通道(3)壓力大于刺激通道(4);所述微流控芯片處于刺激狀態(tài)，則刺激通道(4)壓力大于尋址通道(3)。
2.如權(quán)利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述側(cè)壓通道(2)和細(xì)胞培養(yǎng)通道(I)夾角在15°至75。之間，優(yōu)選45°。
3.如權(quán)利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述廢液通道(5)為Y字型廢液通道(5)，夾角在15°至75。之間，優(yōu)選40° ο
4.如權(quán)利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述尋址通道(3)和刺激通道⑷與相應(yīng)廢液通道(5)夾角在15°至75°之間，優(yōu)選50°。
5.應(yīng)用如權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的微流控芯片的細(xì)胞分析裝置，其特征在于，包括所述微流控芯片、信號(hào)采集裝置和電氣比例轉(zhuǎn)換閥，所述微流控芯片側(cè)壓通道(2)、尋址通道⑶和刺激通道⑷的入口端分別與獨(dú)立的電氣比例轉(zhuǎn)換閥相連，每個(gè)電氣比例轉(zhuǎn)換閥根據(jù)不同電信號(hào)，輸出相應(yīng)液壓；所述信號(hào)采集裝置，設(shè)置在細(xì)胞培養(yǎng)通道(I)處，用于采集細(xì)胞信號(hào)或?qū)?xì)胞進(jìn)行成像。
6.應(yīng)用如權(quán)利要求5所述細(xì)胞分析裝置進(jìn)行細(xì)胞分析的方法，其特征在于，包括以下步驟: S1:在微流控芯片中細(xì)胞培養(yǎng)通道(I)中培養(yǎng)待分析細(xì)胞，在側(cè)壓通道(2)加載緩沖液，尋址通道(3)加載示蹤液，刺激通道(4)加載刺激液； S2:細(xì)胞分析裝置處于尋址狀態(tài)，一對(duì)側(cè)壓通道(2)的電氣比例轉(zhuǎn)換閥提供相同的壓力，使得示蹤通道內(nèi)的示蹤液形成細(xì)流進(jìn)入細(xì)胞培養(yǎng)通道(I)，示蹤通道的電氣比例轉(zhuǎn)換閥提供壓力大于刺激通道(4)的電氣比例轉(zhuǎn)換閥，使得刺激通道(4)內(nèi)刺激液全部進(jìn)入廢液通道(5);調(diào)節(jié)側(cè)壓通道(2)的電氣比例轉(zhuǎn)換閥，使得示蹤通道內(nèi)的示蹤液指示目標(biāo)細(xì)胞； S3:細(xì)胞分析裝置切換到刺激狀態(tài)，維持側(cè)壓通道(2)壓力不變，通過(guò)調(diào)整電氣比例轉(zhuǎn)換閥，交換尋址通道⑶和刺激通道⑷的壓力，使得刺激液刺激目標(biāo)細(xì)胞； S4:按照預(yù)定的刺激時(shí)間結(jié)束刺激，通過(guò)電氣比例轉(zhuǎn)換閥，再次交換尋址通道(3)和刺激通道(4)的壓力，使得示蹤液指示目標(biāo)細(xì)胞； 55:信號(hào)采集裝置對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)通道(I)內(nèi)目標(biāo)細(xì)胞進(jìn)行信號(hào)采集或成像，用于細(xì)胞分析。
7.如權(quán)利要求6所述的細(xì)胞分析方法，其特征在于，還包括以下步驟: 56:重復(fù)步驟S2至步驟S5，對(duì)各目標(biāo)細(xì)胞進(jìn)行相應(yīng)刺激，并進(jìn)行細(xì)胞采集或成像用于細(xì)胞分析。
【文檔編號(hào)】C12Q1/02GK104513785SQ201410785645
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月17日
【發(fā)明者】馮曉均, 陳鵬, 劉筆鋒, 郭怡然, 李一偉 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)