[發明專利]一種微管道裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201010252513.3
• 申請日: 2010-08-10
• 公開（公告）號: CN101914435A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 謝蘭;馬睿;寒超;邢婉麗;程京
• 申請（專利權）人: 博奧生物有限公司;清華大學
• 主分類號: C12M1/34
• 分類號: C12M1/34;C12Q1/02
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

技術領域

本發明涉及一種微流控芯片，特別是關于一種用于細胞活力分選及趨化性質檢測的微管道裝置及其使用方法。

背景技術

微流控(Microfluidics)技術，指的是在幾十到幾百微米尺度的管道中，處理少量(10^-9～10^-18L)液體或樣品的反應體系。微流控技術在生物化學分析領域的應用起源于毛細管電泳的研究。微流控技術本身擁有良好的特性：操縱少量樣品與反應物的能力，較高的分離和檢測靈敏度，低成本和低能耗，反應速度快，高度可集成性。這些保證了實驗可以在較少步驟內連續和高效的完成。目前，微流控技術已廣泛應用于從DNA、蛋白、細胞到組織水平的多層次研究和分析中。

活力對于某些特定細胞是一項重要的功能參數，例如，活力是決定精子細胞能否實現受精功能的重要因素。目前臨床上精子活力篩選方法包括梯度離心法和精子上游法，而這兩種方法都會對精子狀態造成不同程度的改變(如引起精子內部氧自由基爆發，DNA片段化等)，從而影響精子的功能。趨化性是指真核細胞、細菌及其他單細胞或多細胞有機體向特定化學物運動的能力，對原核生物來說趨化性可指導生物體趨利避害，而對于真核生物來說，趨化性可體現在精子對卵的趨化作用、神經元或免疫細胞行使功能等各個方面。精子趨化性是指精子沿化學物質濃度梯度方向的運動，是體內引導精子找到卵細胞的重要機制，也是精子質量的重要評價因素之一。趨化性試驗是一類用來評估原核或真核細胞趨化能力的試驗。目前應用較多的可分為三大類：瓊脂糖平板技術(Agar-plate?techniques)，雙腔體試驗(Two-chamber?techniques)以及運動記錄技術(Micro-video-recording?technology)。不論何種試驗，有效、穩定的化學梯度場的形成是試驗的關鍵點。

早在1995年，微流控芯片已被應用到細胞活力篩選領域，美國賓夕法尼亞大學申請了一項精子操作裝置專利(US5427946)，在一個精子入口池和一個卵細胞定位池之間建立分枝級聯的多重分叉管道，從而對精子的形態和活力進行評估，這種方法主要關注的是對精子活力的分選，并未實現對精子化學趨向性的檢測。2003年，微流體管道開始被應用于精子的化學趨化性篩選(Anal.Chem.2006，78：3354-9，Koyama?S.)，進樣為左中右三個對稱管道，出樣為同樣尺寸的三條管道，它們與芯片上的一個腔體連接。在左側進樣管道通入對精子有吸引作用的化學物質(例如卵巢浸出液)，右側管道通入常規的生理溶液，中間管道通入精液樣本，這樣在中間匯合的腔體中將產生化學梯度，通過觀察中間精子的游動行為可以檢測精子是否具有趨化性。但該裝置的不足在于對流體的穩定性依賴性大，在操作過程中流體剪切力對于精子的影響難于避免。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種用于細胞活力分選及趨化性質檢測的微管道裝置及其使用方法。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種用于細胞活力分選及趨化性質檢測的微管道裝置，其特征在于：它包括上層的頂蓋層和下層的基底層，且所述頂蓋層緊密連接在所述基底層表面；所述頂蓋層和/或基底層上設置有一分叉微管道，所述分叉微管道由至少一條活力篩選管道、一緩沖腔和至少兩條關于所述緩沖腔中心對稱分布的分叉管道組成，且所述緩沖腔連接所述活力篩選管道和分叉管道；同時，在與所述分叉微管道的所有端部位置相對應的所述頂蓋層上各設有一孔，形成進樣池和出樣池，且所述進樣池分別與對應的所述活力篩選管道連通，所述出樣池分別與對應的分叉管道連通。

所述頂蓋層和基底層的厚度為2～10mm，且所述頂蓋層和/或基底層采用平玻璃片或聚二甲基硅氧烷片。

所述微管道的深度為10～500μm；所述活力篩選管道長2～100mm，寬50μm～2mm；所述分叉管道長2～100mm，寬50μm～2mm。

所述緩沖腔的直徑為2～5mm，所述進樣池及出樣池的直徑為2～5mm。

一種上述微管道裝置的使用方法，其包括以下步驟：1)在使用前首先對微管道裝置進行超聲清洗及紫外滅菌處理，并經過Plasma處理以改善親水性；2)將整個微管道裝置以細胞培養液充滿，并將能釋放趨化物質的細胞選擇性種植在其中一個出樣池中進行原位培養；3)在細胞貼壁后且生長狀態良好時開始趨化試驗。

在細胞加入指定的出樣池后，在剩余的出樣池和進樣池中補齊細胞培養液，以保持微管道裝置流路中細胞培養液體積恒定，使細胞僅局限在指定的出樣池中。

在微管道表面覆蓋礦物油或其他惰性油相液體，對裝置進行密封。