[實用新型]一種單細胞水平的代謝檢測芯片

有效

• 申請號: 201721668616.1
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN207749127U
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 甘明哲;王丹丹;羅丹
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/34;B01L3/00
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

本實用新型公開了一種單細胞水平的代謝檢測芯片。所述單細胞水平的代謝檢測芯片包括一個以上培養檢測單元，每一培養檢測單元包括液流層、氣動控制層以及透氣彈性膜，所述透氣彈性膜設置于所述液流層和氣動控制層之間，所述液流層包括一條以上液流管道，至少一液流管道底部分布有一個以上捕獲單元，所述氣動控制層至少用于驅使透氣彈性膜產生趨向液流層的形變和/或位移，從而使透氣彈性膜與選定捕獲單元配合捕獲從與選定捕獲單元相應液流管道內流經的流體所攜帶的至少一個具有溶氧和/或pH檢測功能的微球或單細胞。本實用新型的檢測芯片可以探究單細胞在不同溶氧梯度下的生長狀態以及代謝情況，實現對溶氧和酸度變化情況的實時檢測。

技術領域

本實用新型涉及一種單細胞水平的代謝檢測芯片，尤其涉及一種能夠檢測在不同溶氧梯度下單細胞生長及代謝情況的芯片，屬于微流控芯片及生物技術領域。

背景技術

細胞是生物體結構和功能的基本單位。大多數的研究往往以細胞群體作為研究對象，得到的結果是整個細胞群或組織層面的宏觀表征。但是，同種細胞的不同個體間存在著顯著的微觀不均一性(異質性),基于大量細胞的實驗結果難以反映單細胞水平上的生命活動規律。因此迫切需要研發基于單細胞的培養及分析方法，用來研究不同細胞個體間的差異性，了解細胞的遺傳與代謝機制。從大量細胞中獲得單個細胞是進行單細胞培養與分析的第一步。傳統的單細胞獲取方法常采用對細胞群進行大量稀釋或者顯微操作的方法來進行。整個操作步驟復雜繁瑣，單細胞獲得效率低。

氧氣在細胞功能和行為中扮演著重要的地位。細胞的生長速率和代謝以及蛋白的合成很大一部分取決于培養基中氧氣的水平。在人體中，氧化的水平非常的重要。當改變氧的含量，從富氧到低氧再到無氧，會發生強烈的生物反應。有研究表明，低氧可以促進再生干細胞的增殖。然而，低氧也可以導致病理學的產生，包括炎癥、腫瘤的產生以及心血管疾病等。因此研究在不同的溶氧條件下單細胞生長狀態以及代謝情況非常重要。目前，在低氧環境中研究細胞行為的方法有缺氧工作站及缺氧小室，但是這些不能形成氧氣濃度梯度。

為了滿足以上需要，各種微流體裝置已經被開發用于單細胞的捕獲以及嚴格控制氧氣量。

微流控技術為研究溶氧梯度的微環境提供了優秀的平臺。目前已經有很多研究細胞在不同氧濃度下的行為狀況。例如2011年，Chen,etal.報道了一種用于細胞培養的氧濃度梯度芯片，在細胞處于氧濃度梯度的情況下檢測了缺氧情況下抗腫瘤藥物替拉扎明(TPZ)對腫瘤細胞的影響。然而，現在的技術往往研究的是不同氧濃度梯度下細胞整個群體的行為。因此，他們并沒有研究同一培養物中不同個體細胞之間的代謝特征的異質性，沒有探究單個細胞在不同氧濃度下的行為。顯而易見的是基于大量細胞的實驗結果難以反映單細胞水平上的生命活動規律。

2012年，LaimonasKelbauskas,etal.報道了一種研究單細胞水平下氧的消耗速率的芯片。該芯片可以通過利用微室將細胞進行分離，然后利用非接觸的壓電配液機器人將氧敏感染料滴入微室內，接著將小室密封，這樣就可以測出單細胞水平下氧的消耗。該芯片雖然通量高，但是氧敏感檢測手段復雜。進一步的，該課題組在2017年報道了單細胞水平下氧和pH的變化情況，該方法揭示了具有異常能量產生概況的細胞亞群，并且可以確定對電子轉移鏈抑制劑和離子解偶聯劑的細胞應答可變性，同樣的該方法所用到的儀器較昂貴，檢測手段制作過程復雜。

有鑒于此，有必要提供一種可以研究不同的溶氧梯度下單細胞水平的生命活動規律的芯片，同時對溶氧條件進行實時檢測。

實用新型內容

本實用新型的主要目的在于提供一種單細胞水平的代謝檢測芯片，以克服現有技術的不足。

為實現前述目的，本實用新型采用的技術方案包括：