[發明專利]一種光敏性水凝膠微閥的芯片結構及單細胞篩選方法

有效

• 申請號: 201911094448.3
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN110804529B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 張華麗;鄭磊;黃明宇;仲小祥;薛少兵
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12N5/00;G06V20/69
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

1.一種光敏性水凝膠微閥的芯片結構，其特征在于，所述該芯片結構包括細胞懸浮液進口（1），兩鞘液進口（2），細胞懸浮液出口一（10），細胞懸浮液出口二（11），光纖進口（9），主流道（3），側流道一（7），側流道二（8），微閥一（5），微閥二（6）和細胞識別區（4）；

所述兩鞘液進口（2）位于所述細胞懸浮液進口（1）兩側，并與所述主流道（3）頂端相連通，所述主流道（3）的底端與側流道一（7）、側流道二（8）連通，所述側流道一（7）、側流道二（8）兩側分別貫通連接有細胞懸浮液出口一（10）和細胞懸浮液出口二（11）；

在所述細胞懸浮液出口一（10）與所述側流道一（7）連接處設有與所述側流道一（7）互相連通的所述光纖進口（9）；

所述微閥一（5）為熱縮型納米復合水凝膠微閥，其是以聚亞甲基丙烯酰胺為基體的納米復合水凝膠制成；微閥一（5）位于側流道一（7）內；

所述微閥二（6）為熱脹型納米復合水凝膠微閥，其是以聚丙烯酸為基體的納米復合水凝膠制成；微閥二（6）位于側流道二（8）內；

所述微閥一（5）和微閥二（6）采用原位法制備，先將預聚溶液通入整個微流道內，將掩模版固定在微流控芯片結構上，并放在紫外光下照射，經照射的預聚溶液形成水凝膠，然后用溶液沖掉未反應的預聚溶液；所述細胞識別區（4）在主流道（3）的中間位置，長度為5mm；

所述微流控芯片結構的進出口與邊界相接，形狀為梯形狀，為通道寬度向外逐漸變大毛細管，所述毛細管橫插入所述微流控芯片結構的進出口。

2.根據權利要求1所述的光敏性水凝膠微閥的芯片結構，其特征在于，所述細胞懸浮液進口（1），鞘液進口（2），細胞懸浮液出口一（10），細胞懸浮液出口二（11），光纖進口（9），主流道（3），側流道一（7），側流道二（8）的通道寬度為300um。

3.根據權利要求2所述的光敏性水凝膠微閥的芯片結構，其特征在于，所述細胞懸浮液進口（1），鞘液進口（2），側流道一（7），側流道二（8）的長度為5mm；主流道（3），細胞懸浮液出口一（10）和細胞懸浮液出口二（11）長度為10mm。

4.根據權利要求3所述的光敏性水凝膠微閥的芯片結構，其特征在于，所述微閥一（5），微閥二（6）均為光敏性納米復合水凝膠微閥，其直徑為300um，分別位于側流道一（7）、側流道二（8）的0.5um處。

5.根據權利要求4所述的光敏性水凝膠微閥的芯片結構，其特征在于，所述細胞懸浮液進口（1），鞘液進口（2），細胞懸浮液出口一（10），細胞懸浮液出口二（11），光纖進口（9）與邊界連接，并向外偏斜5度。

6.一種基于權利要求5所述的光敏性水凝膠微閥的芯片結構的單細胞篩選方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、細胞懸浮液由微泵從細胞懸浮液進口（1）泵入，鞘液由微泵從鞘液進口（2）泵入，形成鞘流，使得細胞依次流入主流道，并進入細胞識別區（4）；

S2、當細胞進入到細胞識別區（4）內，由計算機控制高速攝像機獲得圖像識別區域的照片，此時僅有一個單細胞在圖像識別區域，根據圖像像素點色閾值的不同判斷細胞邊界，以兩個距離最遠的像素點確定該細胞的直徑大小，細胞的直徑記為D，通過計算公式V=1.56D2計算該細胞的體積大小，將其與事先給出的細胞體積閾值V-1.042V比較，若該細胞體積在給出的閾值區間范圍內，則為期待細胞狀態，若不在，則為不理想狀態；

S3、如果是期待細胞狀態，計算機打開激光器，經激光照射后微閥一（5）受熱，體積變小，側流道一（7）打開；微閥二（6）受熱，體積變大，側流道二（8）關閉，細胞依次經過微閥一（5）、側流道一（7）、細胞懸浮液出口一（10）進入到外部的培養皿，并等待下一步處理；

S4、當計算機判斷細胞不是期待的狀態，則關閉激光，水凝膠溫度下降，微閥一（5）體積變大，側流道一（7）關閉；微閥二（6）體積變小，側流道二（8）打開，細胞依次經過微閥二（6）、側流道二（8）、細胞懸浮液出口二（11）進入到外部的培養皿，并等待下一步處理，實現微流控芯片結構對細胞的篩選。