[發(fā)明專利]用于活體單細(xì)胞局部微區(qū)原位自由基刺激的微流控裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010553039.1
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111676131A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林金明;張強(qiáng);林玲
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: C12M1/40
• 分類號: C12M1/40;C12M1/38;C12M1/34;C12M1/00;B01L3/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發(fā)明公開了屬于單細(xì)胞刺激技術(shù)領(lǐng)域的一種用于活體貼壁單細(xì)胞局部微區(qū)原位自由基刺激的微流控裝置。該裝置包括芯片對準(zhǔn)裝置、細(xì)胞樣品操控平臺及流動注射泵；細(xì)胞樣品置于所述樣品操控平臺上，微流控芯片固定在芯片對準(zhǔn)裝置上，利用對準(zhǔn)裝置將芯片懸于操控平臺上方，對準(zhǔn)目標(biāo)細(xì)胞的特定位置；利用流動注射泵驅(qū)動芯片內(nèi)流體，芯片出口處將形成穩(wěn)定的層流分布，流體交匯于微米區(qū)域中，反應(yīng)物在微米區(qū)域中原位反應(yīng)產(chǎn)生新鮮的自由基物質(zhì)，對處在該區(qū)域的細(xì)胞局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行定點轟擊。本發(fā)明采用原位產(chǎn)生活性自由基的方式，實現(xiàn)了對單細(xì)胞局部微區(qū)的自由基刺激操作，可用于其他活性物質(zhì)的原位產(chǎn)生反應(yīng)，為研究單細(xì)胞的響應(yīng)行為打下重要基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于單細(xì)胞刺激技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于活體貼壁單細(xì)胞局部微區(qū)原位自由基刺激的微流控裝置。

背景技術(shù)

作為生命體的基本組成單元，細(xì)胞的主要特征是能對外界刺激做出響應(yīng)，這種響應(yīng)將會反映出細(xì)胞的獨特性質(zhì)。傳統(tǒng)的研究中細(xì)胞通常受到的是整體的生化刺激，而局部的刺激則更有利于細(xì)胞性質(zhì)的展現(xiàn)，比如細(xì)胞局部區(qū)域被切割后能展露出其自修復(fù)性質(zhì)。因此，研究細(xì)胞在局部刺激下的響應(yīng)性質(zhì)對于生命科學(xué)的發(fā)展有著重要的意義。

自由基是一種體內(nèi)常見的活性中間體，盡管它們濃度低、壽命短，但活性極高，能夠破壞蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、多糖、核酸等絕大多數(shù)生物分子。過量產(chǎn)生的自由基將會對細(xì)胞造成毀滅性打擊，誘發(fā)癌變、哮喘、帕金森等多種疾病。研究自由基刺激對于細(xì)胞的作用將有助于人們更加深入地了解自由基的危害，探索抵御該危害的方法。然而由于自由基極不穩(wěn)定，制備出來后難以保存和應(yīng)用，從而難以用于細(xì)胞刺激，導(dǎo)致相關(guān)研究領(lǐng)域仍有空白。因而發(fā)展一種能用于單細(xì)胞局部微區(qū)原位自由基刺激的微流控技術(shù)顯得十分重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于活體貼壁單細(xì)胞局部微區(qū)原位自由基刺激的微流控裝置，其特征在于：該裝置包括芯片對準(zhǔn)裝置、細(xì)胞樣品操控平臺及流動注射泵；細(xì)胞樣品置于所述樣品操控平臺上，微流控芯片固定在芯片對準(zhǔn)裝置上，利用對準(zhǔn)裝置將芯片懸于操控平臺上方，對準(zhǔn)目標(biāo)細(xì)胞的特定位置；利用流動注射泵驅(qū)動芯片內(nèi)流體，芯片出口處將形成穩(wěn)定的層流分布，所注入的流體交匯于微米區(qū)域中，反應(yīng)物在微米區(qū)域中原位反應(yīng)產(chǎn)生新鮮的自由基物質(zhì)，進(jìn)而對處在該區(qū)域的細(xì)胞局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行定點轟擊。

所述芯片對準(zhǔn)裝置包括XYZ位置控制平臺和微流控芯片，所述微流控芯片固定于所述XYZ位置控制平臺上，以此操控芯片在三維方向上的運(yùn)動。

所述微流控芯片有三根平行通道，邊緣的兩個通道注入不同反應(yīng)試劑，中間的通道進(jìn)行培養(yǎng)皿中液體(包括培養(yǎng)皿中已存在的環(huán)境溶液及所注入的反應(yīng)試劑溶液)的抽取。

所述細(xì)胞樣品操控平臺包括電控載物臺、培養(yǎng)皿、細(xì)胞培養(yǎng)緩沖液、細(xì)胞樣品和顯微鏡物鏡；在電控載物臺上放置培養(yǎng)有細(xì)胞樣品的培養(yǎng)皿，細(xì)胞上層覆蓋細(xì)胞培養(yǎng)緩沖液；顯微鏡物鏡位于電控載物臺下方，用于對細(xì)胞進(jìn)行觀察和定位。

所述電控載物臺為含有溫度控制器的XY位置控制平臺，用來控制樣品溫度在36℃-38℃并操控樣品在XY方向上的運(yùn)動。

所述微流控芯片垂直置于培養(yǎng)皿上方，插入細(xì)胞培養(yǎng)緩沖液的液面下；在顯微鏡的觀察下，通過XYZ位置控制平臺調(diào)整微流控芯片至目標(biāo)位置；通過電控載物臺的移動調(diào)整細(xì)胞樣品，使目標(biāo)細(xì)胞位于微流控芯片中間通道出口的正下方目標(biāo)位置，并通過調(diào)整XYZ位置控制平臺來控制芯片底端與樣品的距離。