[發明專利]微流擴散和開放介入的細胞培養陣列芯片及其制作方法和應用

有效

• 申請號: 201210010934.4
• 申請日: 2012-01-13
• 公開（公告）號: CN102586105A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 陳勇;李欣;汪莉;石劍
• 申請（專利權）人: 武漢介觀生物科技有限責任公司
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/34;C12N5/071;C12Q1/00
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 宋國榮

1.一種微流擴散和開放介入的細胞培養陣列芯片，其特征在于，它包括一個基底（2）和固定在基底（2）上的基片（5）；所述基片（5）上分布有若干個孔形的細胞培養單元（1）；每個細胞培養單元（1）一端有朝上開放的上口（1.1），另一端下口朝向基底（2）表面；若干個細胞培養單元（1）組成開放式細胞培養單元陣列；基片（5）的與基底（2）相結合的平面上有相互聯通的蜂窩狀微流主通道（4）和微流擴散通道（3），并聯通每個細胞培養單元（1），用于將細胞培養液、或細胞因子、或藥物通過單路或多路通道定時定量地注入微流主通道（4）中，并通過微流擴散通道（3）與細胞培養單元（1）進行物質交換，而細胞處于零流速狀態；每個細胞培養單元（1）上口（1.1）與外界環境相通，用于調控細胞生長所需的氣體和濕度。

2.如權利要求1所述的微流擴散和開放介入的細胞培養陣列芯片，其特征在于,?細胞培養單元（1）由多邊形或圓形微流主通道（4）包圍，并由微流擴散通道（3）聯通細胞培養單元（1）和微流主通道（4），用于實現多通道的微流控濃度梯度,使藥物定時、定量釋放，實現高通量的藥物篩選。

3.如權利要求1所述的微流擴散和開放介入的細胞培養陣列芯片，其特征在于，微流主通道（4）其流體進出口（7）處有集成微泵和微閥,用于實現化學物質的定時、定量注入。

4.如權利要求1所述的微流擴散和開放介入的細胞培養陣列芯片，其特征在于，構成細胞培養單元陣列的基片（5）其材料為生物兼容高分子材料，選自于聚合物聚二甲基硅氧烷PDMS，或熱塑性材料聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，或聚碳酸酯PC，或聚苯乙烯PS。

5.如權利要求1所述的微流擴散和開放介入的細胞培養陣列芯片，其特征在于，微流擴散通道（3）高度小于等于5微米，寬度小于等于5微米；微流主通道（4）高度小于等于200微米，寬度小于等于500微米；細胞培養單元（1）的直徑大于等于0.2毫米,小于等于10毫米,高度小于等于8毫米。

6.如權利要求1所述的微流擴散和開放介入的細胞培養陣列芯片，其特征在于，所述的基底（2）其材料為生物兼容材料，選自于玻璃片，或聚合物聚二甲基硅氧烷PDMS、或熱塑性材料聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、或聚碳酸酯PC、或聚苯乙烯PS制成的偏平片，或平底器皿。

7.如權利要求1所述的微流擴散和開放介入的細胞培養陣列芯片，其特征在于，所述的細胞培養單元陣列中植入有電的元器件，和/或磁的元器件，和/或光的元器件，或元器件組合芯片。

8.一種微流擴散和開放介入的細胞培養陣列芯片，其特征在于，它包括一個基底（2）和固定在基底（2）上的基片（5）；所述基片（5）上分布有若干個孔形的細胞培養單元（1）；每個細胞培養單元（1）一端有朝上開放的上口（1.1），另一端下口朝向基底（2）表面；若干個細胞培養單元（1）組成開放式細胞培養單元陣列；基底（2）的與基片（5）相結合的平面上有相互聯通的蜂窩狀微流主通道（4）和微流擴散通道（3），并聯通每個細胞培養單元（1）；每個細胞培養單元（1）上口（1.1）與外界環境相通，用于調控細胞生長所需的氣體和濕度。

9.一種權利要求1所述微流擴散和開放介入的細胞培養陣列芯片的制作方法，其特證在于，包括如下步驟：

A、制作基片（5）：

1)?制作陽模：

先繪圖并制作光學模板，包括微流主通道（4）和微流擴散通道（3）及細胞培養單元（1），并用不同顏色區分；然后用光學曝光和離子刻蝕的方法制作包括微流主通道（4）和微流擴散通道（3）的陽模；

2)模制成型基片：?

通過軟光刻和熱壓印的方法復制陽模，制成具有微流主通道（4）和微流擴散通道（3）及具有細胞培養單元（1）相對位置標記的PDMS，或PMMA，或PC，或PS基片；

3)加工細胞培養單元（1）和流體進出口（7）：

通過微細加工機床定位打通基片上的各細胞培養單元（1）和相應流體進出口（7）；

B、鍵合基片（5）和基底（2）：

將具有微流主通道（4）和微流擴散通道（3）及細胞培養單元（1）的細胞培養單元陣列的基片（5）鍵合到基底（2）表面上。

10.一種微流擴散和開放介入的細胞培養陣列芯片用于干細胞增殖及分化、細胞組織工程和藥物篩選及臨床診斷、再生醫學的應用。