[發明專利]一種基于流體動力學的單細胞陣列化芯片

有效

• 申請號: 201510618116.6
• 申請日: 2015-09-24
• 公開（公告）號: CN105176795B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 任大海;尤政;凌希信;梁煒彬;劉旸
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 黃家俊

技術領域

本發明屬于細胞檢測技術領域，特別涉及一種基于流體動力學的單細胞陣列化芯片。

背景技術

傳統細胞檢測方法獲得的數據是基于大量細胞的平均值，利用傳統細胞檢測方法獲得的單個細胞的特異性信息往往被認為是“錯誤的”、或是“噪聲”而被忽略或拋棄。在現代生物醫學研究中，尤其是腫瘤的研究中，由于細胞的異質性，傳統細胞檢測方法常常不能滿足對于細胞信號精準分析的要求。單細胞分析(Single-Cell Analysis)是一種專注于研究單個細胞對于不同刺激信號的獨特反應的分析方法；這種分析方法克服了傳統細胞檢測方法的弊端，對于單細胞個體的研究、疾病的早期診斷以及個性化醫療等具有重要意義。

基于流體動力學特性的單細胞研究以其具有相對經濟、高效、對細胞損傷小等特點成為目前的研究熱點。現有基于流體動力學特性的單細胞研究中，存在通量比較低；對細胞存在潛在影響(剪切應力等)；加工精度要求高；細胞損失較多以及持續時間短(通常少于24h)等問題。制約單細胞分析發展的關鍵因素在于高通量與細胞捕獲效率、剪切應力對細胞活性的影響等因素的妥協。

本發明提出了一種基于流體動力學的單細胞陣列化芯片，能夠克服現有基于流體動力學特性的單細胞研究中存在的通量比較低；對細胞存在潛在影響(剪切應力等)；加工精度要求高；細胞損失較多以及持續時間短(通常少于24h)等問題；針對Jurkat細胞可以獲得細胞占有率和單細胞率均超過90％的單細胞陣列，并且獲得凹槽內的活細胞率超過98％；該芯片結構簡單，加工制作難度 小，可以快速實現單細胞陣列化，實現最優的單細胞圖形化效果；在實現單細胞陣列化之后，可以直接在該芯片內對其中的細胞進行生物化學特性分析，易于觀察。該芯片可置于循環腫瘤細胞(CTC)富集芯片的后端，用于實現對富集后的CTC進行單細胞異質性檢測。

發明內容

本發明的目的在于提出一種基于流體動力學的單細胞陣列化芯片，其特征在于，由玻璃基底1和帶流道的聚二甲基硅氧烷鍵合而成；所述流道包括主通道2、凹槽3、狹縫4；主通道2為蛇形流道，一個凹槽3與一個狹縫4構成一個次通道，每個次通道中凹槽3與狹縫4相連通；主通道2的相鄰直線型流道通過次通道相連通；次通道在主通道2的相鄰直線型流道間并行排布，形成凹槽和狹縫陣列。

所述主通道2的深度為10μm～50μm；寬度為20μm～100μm。

所述凹槽3底部形狀為半圓形或半橢圓形或矩形，凹槽3的最寬處位于凹槽3與主通道2的相交處，凹槽3的最寬處寬度為10μm～50μm；凹槽3的長度為10μm～50μm，深度為10μm～50μm；用于使細胞優先流經次通道，為單細胞陣列的形成提供空間。

所述狹縫4寬度為2μm～8μm，長度為2μm～30μm，深度為10μm～50μm；用于攔截流經凹槽(3)的細胞，形成單細胞陣列。

本發明的有益效果是針對目前基于流體動力學特性的單細胞研究中存在的通量比較低；對細胞存在潛在影響；加工精度要求高；細胞損失較多以及持續時間短等問題，提出了一種基于流體動力學的單細胞陣列化芯片；針對Jurkat細胞可以獲得細胞占有率和單細胞率均超過90％的單細胞陣列，并且獲得凹槽內的活細胞率超過98％；該芯片結構簡單，加工制作難度小，可以快速實現單 細胞陣列化，實現最優的單細胞圖形化效果；在實現單細胞陣列化之后，可以直接在該芯片內對其中的細胞進行生物化學特性分析，易于觀察。

附圖說明

圖1為基于流體動力學的單細胞陣列化芯片示意圖。

圖中標號：1-玻璃基底、2-主通道、3-凹槽、4-狹縫。

具體實施方式

本發明提出一種基于流體動力學的單細胞陣列化芯片，下面結合附圖和具體實施例對本發明作詳細說明。

圖1所示為基于流體動力學的單細胞陣列化芯片示意圖，由玻璃基底1和帶流道的聚二甲基硅氧烷(PDMS)鍵合而成；所述流道包括主通道2、凹槽3、狹縫4；主通道2為蛇形流道，一個凹槽3與一個狹縫4構成一個次通道，每個次通道中凹槽3與狹縫4相連通；主通道2的相鄰直線型流道通過10個次通道相連通，且凹槽間距為50μm；次通道在主通道2的相鄰直線型流道間并行排布，形成凹槽和狹縫陣列。

其中，主通道2的深度為10μm～50μm；寬度為20μm～100μm。