[發明專利]一種微流控細胞培養芯片及其制備方法

無效

• 申請號: 201210587064.7
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103060194A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 葉嘉明;王曉東;沙俊;聶富強
• 申請（專利權）人: 蘇州汶顥芯片科技有限公司
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種微流控細胞培養芯片及其制備方法，該微流控芯片表面有微結構和微通道，兩種細胞分別固定在各自特定的細胞培養區域，細胞之間通過微通道進行細胞間的信號傳輸與互相作用，在顯微鏡下可以直觀地研究兩種細胞在生長過程中的互相作用，以及分析細胞生長過程中的代謝產物，為研究細胞生物學提供了新思路和新研究技術，主要應用于細胞生物學、遺傳學和藥物篩選等相關領域。

背景技術

20世紀80年代后期，為了建立更類似于體內環境的培養體系，盡可能使體外環境與體內環境相吻合，從而使細胞間能相互溝通信息，相互支撐生長增殖，人們在細胞培養技術的基礎上發展出了細胞共培養技術。細胞共培養技術是將兩種或兩種以上的細胞共同培養于同一環境中，由于其具有更好地反映體內環境的優點，所以這種方法被廣泛應用于現代細胞研究中。

共培養體系主要作用：誘導細胞向另一種細胞分化；誘導細胞自身分化；維持細胞功能和活力；調控細胞增殖；促進早期胚胎發育和提高代謝產物產量。從上世紀30年代開始，細胞培養逐漸成為研究人員實驗過程中不可缺少的重要步驟，其載體工具：培養皿/培養瓶也逐步被大家所認可，成為了一種常規的實驗耗材。雖然到目前為止，很多科學家認為培養皿/培養瓶的這種體外培養條件與體內生長環境有著顯著的不同，但是由于沒有更好的培養載體來改變這個現狀，所以生物學家們也只能退而求次的默認這種情況的存在。

常規的細胞培養皿很難完成多種細胞的共培養，因此，發展一種便捷、快速、高效、低成本的多細胞培養技術，是細胞生物學等領域的迫切需求。近年來，微流控芯片分析技術已成為分析化學中一個重要的研究方向，是其中最活躍的一支，無論是在科研還是應用領域都獲得了廣泛的重視。微流控芯片作為一種新型的分析檢測平臺，具有高通量、集成化、多重平行分析、便攜式、易操作、成本低等優點，已經在眾多領域獲得了廣泛應用。然而，采用微流控芯片，在其表面制備微結構和微通道，依靠微通道中多層液體之間的層流效應驅動樣品微流體，同時完成多種細胞的植入技術，目前在多種細胞共培養的應用領域尚未有實質性的突破。

發明內容

本發明的目的是提供了一種微流控細胞培養芯片及其制備方法，該微流控芯片表面有微結構和微通道，兩種細胞分別固定在各自特定的細胞培養區域，細胞之間通過微通道進行細胞間的信號傳輸與互相作用，在顯微鏡下可以直觀地研究兩種細胞在生長過程中的互相作用，以及分析細胞生長過程中的代謝產物，為研究細胞生物學提供了新思路和新研究技術，主要應用于細胞生物學、遺傳學和藥物篩選等相關領域。

為實現上述目的，本發明采用以下的操作步驟：

(1)用計算機輔助設計軟件設計和繪制微流控芯片中各層芯片的微結構和微通道圖形。

(2)通過微加工技術在各層微流控芯片基材表面和粘性薄膜上加工所需的微結構和微通道，包括樣品池、廢液池、微孔和微通道。

(3)利用雙層粘性薄膜，將各層離心式微流控芯片對齊、粘合、加壓封合，組成兩種細胞共培養的微流控芯片。

(4)將不同細胞溶液從樣品池加入，控制微流體的層流速度，將兩種細胞植入到微流控芯片中的主微通道中。

(5)完成兩種細胞在微通道中的植入后，進行細胞的培養。

(6)細胞鋪滿培養區域形成細胞層后，通過顯微鏡觀察細胞形態的變化，以及收集細胞代謝產物評價細胞間的互相影響。

本發明中，微流控細胞培養芯片的芯片基材可以是PMMA、PC、PVC、COC、銅、鋁、不銹鋼、硅片、玻璃圓片，也可是市售的各類普通CD光盤。

本發明中，微流控細胞培養芯片的芯片和粘性薄膜的微結構和微通道可以通過數控銑刻、激光刻蝕、LIGA技術、模塑法、熱壓法、化學腐蝕制備，也可用軟刻蝕技術制備。

本發明中，微流控細胞培養芯片是由兩層芯片組成，各層芯片之間用粘性薄膜貼合，粘性薄膜可以是雙層力致粘性薄膜，也可是普通雙面膠薄膜。

本發明中，微流控細胞培養芯片上的細胞溶液的驅動依靠溶液入口與出口間的液差產生的重力來實現的。

本發明中，微流控細胞培養芯片的細胞植入是依靠微通道中多液流之間的層流現象完成的。

本發明中，微流控細胞培養芯片采用原位植入細胞于BSA蛋白修飾的微通道表面。

本發明中，微流控細胞培養芯片可以研究兩種細胞之間的互相作用。