[發(fā)明專利]基于硝酸纖維素基底膜的三層夾膜微流控芯片及其制備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711214337.2
• 申請(qǐng)日: 2017-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109837214A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦建華;郭雅瓊;李中玉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): C12M3/00
• 分類號(hào): C12M3/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)晨創(chuàng)科技專利代理有限責(zé)任公司 21001
• 代理人: 鄭虹

一種基于硝酸纖維素基底膜的三層夾膜微流控芯片及其制備，所述微流控芯片主要由頂層通道芯片、硝酸纖維素膜、底層支撐芯片組成。頂層芯片包含流體通道，培養(yǎng)基通過(guò)流體通道為細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)交換和細(xì)胞代謝廢物運(yùn)輸，中層為硝酸纖維素膜，纖維素膜可經(jīng)過(guò)膠原或蛋白修飾，為細(xì)胞生長(zhǎng)提供基質(zhì)，下層為無(wú)結(jié)構(gòu)的支撐層，為硝酸纖維素膜提供支撐。本發(fā)明首次將硝酸纖維素膜集成到灌流芯片中，更符合體內(nèi)真實(shí)環(huán)境，并且制作簡(jiǎn)便，體積小，能夠顯著降低細(xì)胞和試劑消耗量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及微流控芯片技術(shù)領(lǐng)域，特別提供了一種基于硝酸纖維素基底膜的三層夾膜微流控芯片及其制備方法。

背景技術(shù)

微流控芯片實(shí)驗(yàn)室作為本世紀(jì)一項(xiàng)重要的科學(xué)技術(shù)已經(jīng)在包括化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，更因其同細(xì)胞尺寸匹配、環(huán)境同生理環(huán)境相近、傳熱傳質(zhì)快、通量高可以集成等特點(diǎn)而成為新一代細(xì)胞研究的重要平臺(tái)，隨著近二十年的發(fā)展，基于微流控芯片系統(tǒng)的細(xì)胞研究已經(jīng)有所突破，而其中一個(gè)重大研究方向就是器官芯片，器官芯片是采用微流控技術(shù)，把人體不同器官的細(xì)胞在芯片上構(gòu)建人體組織，模擬人體環(huán)境。由于能夠極高程度地模擬真正的人體，器官芯片可用于藥物測(cè)試，幫助人們更好地了解和處理疾病，如果藥物研發(fā)機(jī)構(gòu)直接使用“器官芯片”進(jìn)行測(cè)試就可以省去動(dòng)物實(shí)驗(yàn)步驟，節(jié)省大量的時(shí)間和金錢，還避免了許多動(dòng)物保護(hù)方面的道德問(wèn)題。器官芯片已經(jīng)被證明非常適合細(xì)胞的生長(zhǎng)和分化。另外芯片內(nèi)的三維微環(huán)境比傳統(tǒng)的平面培養(yǎng)更符合人體內(nèi)的情況，所以在具有很大的應(yīng)用前景。

硝酸纖維素膜是一種商業(yè)化的微孔濾膜，對(duì)蛋白質(zhì)等大分子具有很強(qiáng)的特異性吸附能力，常用于分子雜交、免疫印跡等實(shí)驗(yàn)中，但是目前也有一些研究使用其作為細(xì)胞培養(yǎng)支持介質(zhì)，有文獻(xiàn)報(bào)道硝酸纖維素膜可用于多種細(xì)胞如大腸癌LOVO細(xì)胞、SW480細(xì)胞、SW1116細(xì)胞，肝癌Hepg2細(xì)胞，胃癌BGC-823細(xì)胞，胰腺癌Panc-1細(xì)胞等細(xì)胞的培養(yǎng)，在這些研究中硝酸纖維素膜顯示出具有良好的濕態(tài)強(qiáng)度，理化穩(wěn)定性，和良好的細(xì)胞相容性。另外，膜表面為海綿狀微觀表面，有利于細(xì)胞黏附、生長(zhǎng)和增殖，所以硝酸纖維素膜在細(xì)胞培養(yǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力巨大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于硝酸纖維素基底膜的三層夾膜微流控芯片及其制備方法。

一種基于硝酸纖維素基底膜的三層夾膜微流控芯片，該微流控芯片主要由頂層通道層、硝酸纖維素膜夾層、底層無(wú)結(jié)構(gòu)層組成；所述硝酸纖維素膜夾層以PDMS膠水封在頂層通道層和底層無(wú)結(jié)構(gòu)層之間，所述頂層通道層由入口、通道、細(xì)胞培養(yǎng)室、出口組成，所述細(xì)胞培養(yǎng)室通過(guò)通道與入口和出口連接。

所述硝酸纖維素膜夾層的硝酸纖維素膜孔徑為0.4-8um。

所述的微流控芯片設(shè)有一個(gè)或多個(gè)入口和一個(gè)或多個(gè)出口，在入口可以通入流體培養(yǎng)基，為細(xì)胞的生長(zhǎng)提供流體環(huán)境和良好的物質(zhì)交換，廢棄培養(yǎng)基從出口流出。

一種基于硝酸纖維素基底膜的三層夾膜微流控芯片的制備方法，按照以下步驟制備：

(1)采用軟刻蝕技術(shù)制作，先以SU8光刻膠制作通道模板，再使用混合好的PDMS(PDMS：引發(fā)劑＝5-15:1)倒模得到頂層通道層，

(2)底層無(wú)結(jié)構(gòu)層采用無(wú)結(jié)構(gòu)的模板再使用混合好的PDMS(PDMS：引發(fā)劑＝5-15:1)倒模；

(3)將中間的硝酸纖維素膜通過(guò)PDMS膠水封在在頂層通道層和底層無(wú)結(jié)構(gòu)層之間，然后用PDMS膠水將芯片外側(cè)封嚴(yán)。

本發(fā)明中使用的微流控芯片采用軟刻蝕技術(shù)制作，先以SU8光刻膠制作模板，再使用PDMS倒模，硝酸纖維素膜以PDMS膠水封在兩層PDMS之間后，將芯片置于80℃烘箱使PDMS膠水固化。其中硝酸纖維素膜作為細(xì)胞生長(zhǎng)基底，具有良好的濕態(tài)強(qiáng)度，理化穩(wěn)定性，且具有良好的細(xì)胞相容性。