[發明專利]理化處理單個細胞的微流控芯片、微流控裝置及使用其理化處理單個細胞的方法

有效

• 申請號: 201810598384.X
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108841713B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 林小貞;吳潔;房焱晶
• 申請（專利權）人: 深圳韋拓生物科技有限公司
• 主分類號: C12M1/34
• 分類號: C12M1/34;C12M1/00;C12N5/073;C12N5/075
• 代理公司: 深圳市添源知識產權代理事務所(普通合伙) 44451
• 代理人: 黎健任

本申請涉及一種用于理化處理單個細胞的微流控芯片，其本體包括液路層、氣路層和夾在中間的彈性薄膜；所述液路層包括：折返式單個細胞處理回收通道、第一試劑流入通道、第二試劑流入通道、試劑混合通道、第三試劑流入通道、反沖通道、以及負壓與廢液共用通道；所述氣路層包括氣動微閥組，其用于控制液路層各個通道的開和關；其中第一試劑流入通道、第二試劑流入通道分別與試劑混合通道的入口連通；所述試劑混合通道、第三試劑流入通道、反沖通道、負壓與廢液共用通道分別與折返式單個細胞處理回收通道連通，其中第三試劑流入通道和反沖通道是各自獨立的通道或共用通道。本申請還涉及包括微流控芯片的微流控裝置以及使用它們理化處理單個細胞的方法。

技術領域

本發明涉及微流控領域，具體涉及一種理化處理單個細胞的微流控芯片、微流控裝置以及使用它們理化處理單個細胞的方法。

背景技術

隨著生物技術的發展以及生物醫學、人類輔助生殖和畜牧業保種育種等方面的需求，細胞凍融技術經過60多年的發展，已經成為一項確實可行的細胞及生物組織保存方法。

其中人類卵細胞的冷凍保存最受關注，且應用前景最廣。中國的不孕不育率由1992年的3％提高到現在的約20％，而解決不孕不育的主要醫學途徑是試管嬰兒。我國2009年共有138家試管嬰兒機構，截止2012年全國共有356家批準開展人類輔助生殖技術機構，17家精子庫。雖然短短3年，機構數量增加1倍，但一線城市試管嬰兒手術平均需排隊半年以上，處于嚴重供不應求狀態。造成這種狀態的一個主要原因是目前細胞冷凍處理技術效率低。

生殖細胞的常用冷凍保護劑包括滲透性保護劑，如甘油、丙二醇、二甲亞礬等，均為低分子中性物質，在溶液中發生水合作用，使溶液粘性增加和弱化水分子結晶過程。冷凍保護劑還包括非滲透性保護劑，如蔗糖、乙二醇、白蛋白等，這類物質使溶液呈過冷狀態，在特定溫度下降低溶質濃度而起保護作用。

隨著近幾年細胞產業的蓬勃發展，以及市場需求的高速增長，傳統的細胞冷凍手工操作的局限性日益凸顯。一些行業巨頭推出了細胞工廠和冷凍設備，但這些設備的操作過程仍然基于傳統手工操作流程，不具備對細胞進行精細操作的可能。

目前市場上已有一些微流控芯片實現了細胞冷凍的自動化操作，但此類微流控芯片對細胞進行精細操作的處理能力不足：不僅缺少可靠的細胞捕獲結構，單個細胞有其是高價值的卵細胞存在丟失風險，而且液流速度調控的精密度不足，進而影響自動化程序處理的效果；由于缺少微閥系統，各個液路之間無法實現可靠的截止。

發明內容

本申請實施方案提供一種理化處理單個細胞的微流控芯片、微流控裝置以及使用所述微流控芯片或裝置理化處理單個細胞的方法。

第一方面，本申請實施方案提供了一種用于理化處理單個細胞的微流控芯片，所述微流控芯片的本體可以包括液路層、氣路層和夾在中間的彈性薄膜。所述液路層可以包括折返式單個細胞處理回收通道、第一試劑流入通道、第二試劑流入通道、試劑混合通道、第三試劑流入通道、反沖通道、以及負壓與廢液共用通道；所述氣路層可以包括氣動微閥組，其用于控制液路層各個通道的開和關；其中第一試劑流入通道、第二試劑流入通道可以分別與試劑混合通道的入口連通，所述試劑混合通道、第三試劑流入通道、反沖通道、負壓與廢液共用通道可以分別與折返式單個細胞處理回收通道連通，其中第三試劑流入通道和反沖通道可以是各自獨立的通道或共用通道。

在一個實施方案中，折返式單個細胞處理回收通道可以包括細胞載入通道、細胞處理區、以及細胞回收通道，其中細胞載入通道和細胞回收通道可以在細胞處理區上游的同一處與細胞處理區連通，由此單個細胞在載入、處理和回收的過程中可以沿通道折返移動。

在另一實施方案中，細胞載入通道可以連接細胞接入口，也即外部對芯片(world-to-chip)接口，用于與外部的細胞載入器相連通；細胞回收通道可以連通細胞回收孔，也即芯片對外部(chip-to-world)接口，用于回收細胞。