[發明專利]一種微流體濃度梯度細胞培養芯片及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 200710044320.7
• 申請日: 2007-07-27
• 公開（公告）號: CN101165161A
• 公開（公告）日: 2008-04-23
• 發明（設計）人: 趙輝;吳蕾;金慶輝;趙建龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/34;B29D31/502;B29K83/00
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所
• 代理人: 黃志達

技術領域

本發明涉及微流體芯片，具體涉及一種微流體濃度梯度細胞培養芯片及其制備方法和應用。

背景技術

細胞培養技術在人類的生活中扮演了非常重要的角色。各種疫苗大規模的生產、單克隆抗體技術的開發、各類新藥的研究等等都離不開細胞培養。傳統細胞培養技術存在著需要培養箱或發酵罐、培養液消耗量大等問題。微系統技術的出現，把細胞生物學與微系統技術有機的聯系起來，構成細胞培養微系統。與傳統的細胞培養技術相比較，基于微系統技術的細胞培養芯片，除克服了傳統方法中存在的問題之外，還具有一些特有的優勢：由于芯片管道都是微米量級的，有助更好地模擬人體內的細胞生活的生理環境；可以實現單個細胞的培養；可以更好的控制細胞生長發育所需營養物的量；有利于從更深層次來研究微環境改變時細胞反映的分子機理。

細胞培養技術最重要的研究應用領域之一就是細胞毒理性試驗以及藥物篩選，傳統的細胞毒理性試驗以及藥物篩選方法采用的是高通量篩選模式(High-Throughput?Screening，HTS)，它需要大量昂貴的基因工程細胞系、試劑以及試驗性的化合物。隨著微系統技術的發展，使之具備了克服常規方法存在的不足并且可以將細胞毒理性監測轉變為微型化模式。要實現這樣的目標，微系統技術必須具備二種屬性：①在微系統平臺上可以進行正常的細胞培養；②便于操控細胞培養的微環境。

發明內容

本發明要解決的技術問題之一是提供一種微流體濃度梯度細胞培養芯片，本發明提供的微流體濃度梯度細胞培養芯片包括二個進樣口1、三層蜿蜒管道4及形成五條線性濃度梯度分布的樹狀結構2、五個細胞培養通道5和一個出樣口7；所述的形成濃度梯度的樹狀結構2直接與細胞培養通道5相連接，細胞培養通道5中存在“壩狀凹槽”結構6，二個進樣口1對稱位于水平連接管道3的上方。

所述的二個進樣口1進樣口的直徑相同，進樣口管道的長度、寬度均一；

所述的三層蜿蜒管道4自上而下第一層蜿蜒管道的數目為3，隨著層數的增加，蜿蜒管道的數目相應增加；同一層面的蜿蜒管道對稱分布，所有蜿蜒管道的長度、寬度均一；不同層面的蜿蜒管道經水平連接管道相連；

所述的水平連接管道3的長度、寬度均一；

所述的五條細胞培養通道5的長度、寬度均一；細胞培養通道5中的“壩狀凹槽”結構6的凹槽直徑均一，分布均勻。

濃度梯度的形成原理是：含有不同組分的溶液從不同入口進入具有樹狀結構的通道，在水平連接管道的分支節點相遇，通過蜿蜒通道擴散混和，如此反復，最后按照空間分布形成線性的濃度梯度。細胞培養通道中的“壩狀凹槽”結構，主要目的是攔截流經細胞培養通道的單個或少量幾個細胞，對細胞進行定位培養和檢測。

本發明的微流體濃度梯度細胞培養芯片目標溶液可以是藥物分子水溶液或普通物質水溶液，也可以是緩沖溶液或非緩沖溶液；目標細胞可以是貼壁依賴型細胞或懸浮細胞，也可以是正常體細胞或腫瘤細胞，還可以是動物細胞或植物細胞。

本發明要解決的技術問題之二是提供一種微流體濃度梯度細胞培養芯片的制備方法，本發明提供的微流體濃度梯度細胞培養芯片的制備方法采用軟刻蝕的方法，包括下列步驟：以SU-8?2000光刻膠制備模具，聚二甲基硅氧烷(PDMS)注塑成型，經氧等離子體處理后與玻璃基片鍵合制作完成微流體濃度梯度細胞培養芯片。

本發明的微流體濃度梯度細胞培養芯片將微流體濃度梯度結構與細胞培養集成一種微型分析系統，為細胞培養提供了具有梯度濃度的培養環境，具有制作簡單、操作方便、體積小、微型化等優點。

本發明的細胞培養芯片，該芯片能夠通過微流體結構形成一系列濃度梯度，作用于不同管道中的細胞陣列，可望用于細胞藥物篩選和細胞毒理實驗。

附圖說明

圖1本發明的微流體濃度梯度細胞培養芯片結構示意圖；

圖2五個管道中形成的溶液濃度梯度分布圖；

圖3芯片上小鼠胚胎成纖維細胞(3T3細胞)的培養、貼壁、增殖圖；

圖4五條管道中的細胞的熒光信號強度圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。

實施例1

羅丹明溶液的濃度梯度實驗

1.取制作的PDMS細胞培養芯片，灌注充滿蒸餾水，抽真空15min；