[發(fā)明專利]一種用于細(xì)胞培養(yǎng)條件優(yōu)化控制的微流控實驗裝置與方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610139428.3
• 申請日: 2016-03-14
• 公開（公告）號: CN105670929B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊寧;李振;張榮標(biāo);郭建江;徐佩鋒;周曉迪
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微流控技術(shù)領(lǐng)域和生物醫(yī)學(xué)分析中的細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體是基于微流控芯片的細(xì)胞培養(yǎng)條件優(yōu)化控制裝置。

背景技術(shù)

細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)指的是細(xì)胞在體外條件下的生長，在培養(yǎng)的過程中細(xì)胞不再形成組織（動物）。培養(yǎng)物是單個細(xì)胞或細(xì)胞群。細(xì)胞在培養(yǎng)時都要生活在人工環(huán)境中，由于環(huán)境的改變，細(xì)胞的移動或受一些其他因素的影響，培養(yǎng)時間加長，傳代導(dǎo)致細(xì)胞出現(xiàn)單一化型。細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用是直接觀察活細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生命活動，用于細(xì)胞學(xué)、遺傳學(xué)、免疫學(xué)、實驗醫(yī)學(xué)和腫瘤學(xué)等多種學(xué)科研究，直接觀察細(xì)胞的變化可便于攝影，便于使用各種技術(shù)：相差、熒光、電鏡、組化、同位素標(biāo)記等方法觀察和研究細(xì)胞狀況，是分子生物學(xué)和基因工程學(xué)的研究對象，也是其主要的組成部分。細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)易于施用物理、化學(xué)生物的實驗研究，易于提供大量生物性狀相似的實驗對象，成為生物制品單克隆抗體生產(chǎn)和基因工程等的材料來源。組織和細(xì)胞離體后獨立生存在人工的培養(yǎng)環(huán)境中，雖然模擬體內(nèi)環(huán)境，仍有很大差異。因而利用培養(yǎng)細(xì)胞做實驗時，不應(yīng)視為體內(nèi)細(xì)胞完全相同，把實驗結(jié)果推測體內(nèi)，輕易做出與體內(nèi)等同的結(jié)論。

目前，對于基于微流控芯片的細(xì)胞的培養(yǎng)與鑒定技術(shù)，在中國發(fā)明專利申請?zhí)枮?01310447486.9的文獻中提出了一種用于微量細(xì)胞培養(yǎng)的微流控芯片，微流控芯片由細(xì)胞進樣入口、細(xì)胞進樣通道、細(xì)胞培養(yǎng)小室、側(cè)通道、排液通道、排液出口構(gòu)成，將包含細(xì)胞的培養(yǎng)液從細(xì)胞進樣入口加入裝置，細(xì)胞經(jīng)由細(xì)胞進樣通道，進入到細(xì)胞培養(yǎng)小室中，多余培養(yǎng)液經(jīng)側(cè)通道進入排液通道后從排液出口流出。但是該裝置缺少對培養(yǎng)液的配比處理環(huán)節(jié)，細(xì)胞所需的培養(yǎng)溶液的濃度無法確定，不能對培養(yǎng)液的濃度配比進行記錄，也無法比較此培養(yǎng)液是否適宜細(xì)胞的存活。此外，在培養(yǎng)環(huán)節(jié)中，溶液不能重復(fù)利用，造成了某種程度上的浪費，從而增加了成本。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有基于微流控芯片的細(xì)胞的培養(yǎng)與鑒定技術(shù)中存在的問題,本發(fā)明提出一種用于細(xì)胞培養(yǎng)條件優(yōu)化控制的微流控實驗裝置與方法，利用壓電微閥的通斷來達(dá)到稀釋培養(yǎng)溶液的作用，實現(xiàn)培養(yǎng)溶液濃度的梯度，能確定出適宜細(xì)胞培養(yǎng)溶液濃度。

本發(fā)明一種用于細(xì)胞培養(yǎng)條件優(yōu)化控制的微流控實驗裝置采用的技術(shù)方案是：包括圓盤狀的微流控芯片，微流控芯片中心處是培養(yǎng)室，培養(yǎng)室正上方設(shè)有成像裝置，微流控芯片從培養(yǎng)室外沿直徑方向設(shè)有隔離且密封的內(nèi)外兩層，內(nèi)層中設(shè)有干粉溶液進樣池、血清溶液進樣池、癌細(xì)胞進樣池和一個廢水池，外層是一圈外層水道，每個所述進樣池分別經(jīng)一個進樣通道連接培養(yǎng)室，廢水池經(jīng)廢水通道連接培養(yǎng)室，在微流控芯片的下方布置一個電磁鐵和一個連接電磁鐵的直流電源，在微流控芯片的上方布置了三個溶液注射針筒，每個溶液注射針筒分別經(jīng)一根軟管伸入一個所述進樣池內(nèi)部； 微流控芯片外部設(shè)有向外層水道內(nèi)注入水溶劑的水注射針筒，在外層水道與靠近進樣池這一端的每個進樣通道之間連接多個并列的稀釋支路，每個稀釋支路上裝有一個壓電微閥，壓電微閥中有壓電盤，每個壓電盤均串接一個電磁繼電器后連接直流電源，每個電磁繼電器均串接一個驅(qū)動器后連接微控制器。

本發(fā)明一種用于細(xì)胞培養(yǎng)條件優(yōu)化控制的微流控實驗裝置的實驗方法采用的技術(shù)方案是：其特征是包括：

A、用溶液注射針筒對干粉溶液進樣池和血清溶液進樣池進行培養(yǎng)溶液加樣處理，加樣結(jié)束后，通過微控制器對電磁繼電器進行控制，對稀釋支路上的壓電微閥內(nèi)的壓電盤控制，微控制器選取所要控制的電磁繼電器的數(shù)量，即選取稀釋支路上的壓電微閥開斷的數(shù)量，通過電磁繼電器控制壓電盤的吸合以控制壓電閥的開斷；

B、稀釋所需要的水通過外層水道經(jīng)過稀釋支路到達(dá)進樣通道，與培養(yǎng)溶液進行過濾和混合后進入培養(yǎng)室，通過排列組合每個稀釋支路的開斷達(dá)到多樣的稀釋，以設(shè)定不同的溶液濃度配比；

C、癌細(xì)胞樣液從癌細(xì)胞進樣池單獨進樣，癌細(xì)胞樣液進樣時不進行稀釋，癌細(xì)胞樣液與干粉、血清培養(yǎng)溶液同時進入培養(yǎng)室。

進一步地，采用成像裝置采集培養(yǎng)室的圖像，得到細(xì)胞培養(yǎng)后的圖形，并記錄圖像，形成多組的圖形對比，確定最適宜細(xì)胞存活的濃度組合。

本發(fā)明與已有方法和技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：

（1）本發(fā)明微流控實驗裝置采用了多個壓電微閥，這樣可以控制水通道的數(shù)量，達(dá)到對培養(yǎng)液濃度稀釋的目的，能實現(xiàn)多種濃度的稀釋，為細(xì)胞培養(yǎng)所需的溶液濃度提供了選擇性，方便了實驗的操作，稀釋和培養(yǎng)方法消耗少，節(jié)省成本，效率高。