[發明專利]一種利用微流體芯片研究固體粉末與生物試樣之間相互作用的方法

有效

• 申請號: 202110085151.1
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112816477B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 劉紅;姚智愷;馮佳界
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N21/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明專利屬于生命科學領域，涉及一種利用微流體芯片研究固體粉末與生物試樣之間相互作用的方法，可為生物細胞或組織與固體粉末試樣的相互作用提供反應環境；本發明主要包括出液口1，出液通道2，固體粉末試樣裝填區3，生物試樣通道4，生物試樣進口5，進液通道6，進液口7；其中，固體粉末試樣裝填區3可裝填微量固體粉末試樣；液體將從進液口7進入，經過進液通道6、生物試樣通道4、固體粉末試樣裝填區3、出液通道2從出液口1流出，生物試樣可從生物試樣進口5進入，經生物試樣通道4抵達固體粉末試樣裝填區3與固體粉末試樣發生相互作用；本發明結構簡單，適合研究珍貴的固體粉末試樣與生物細胞或組織的相互作用。

技術領域

本發明提出一種可實現固體粉末試樣與生物細胞或組織相互作用的微流控芯片，這種芯片可以實現毫克級固體粉末試樣與生物細胞或組織的相互作用實驗及其實時觀測。本發明結構明確，操作簡單，可以應用于材料學與生物學相關的交叉領域，研究生物細胞或組織與固體粉末材料的相互作用關系等。

背景技術

微流控芯片自發明以來，以其制作成本低、反應條件可控、耗材微量等優點，作為生物/化學實驗的載體得到了廣泛的應用。

然而，現有技術存在以下問題：

一方面，微流控芯片本身作為微小體積的反應載體，其反應對象往往為直徑在微米級甚至納米級的細胞、細菌等微小有機體，且基本為液相反應。而固體，特別是直徑數十乃至數百微米的粉末與生物的相互作用一直以來研究較少，值得借助微流控芯片技術開展深入研究。一些固體粉末樣本的獲取或者制備十分困難，成本極其高昂，因此獲得的量極為有限；但這些固體粉末樣本對于生物細胞或組織的潛在影響，甚至可能的損害，都需要開展較為詳盡的研究。

另一方面，現有的微流控芯片技術，由于其設計原理，絕大多數為液相反應，即通過溶液或者懸液的相互混合，產生可觀測的反應結果；少部分微流控芯片可以實現細胞甚至組織級別的培養。但以上這些微流控芯片在研究固體粉末的化學或者生物學效應時，其采用的方法均為配置懸液或者制備納米顆粒，其實質仍然是液相反應，而無法研究固體粉末的表面反應，一些由固體粉末本身物理性質(例如表面粗糙度、孔隙度)對生物細胞或組織的影響無法評判。

發明內容

針對現有技術存在的以上問題，本發明一方面設計了微流體芯片來克服現有技術不存在可行的研究固體粉末樣本對生物細胞或組織的潛在影響；另一方面，通過特殊設計的微流控芯片，解決了如何研究固體粉末表面對生物細胞或組織的潛在影響。

本發明的目的是構建一種利用微流體芯片研究固體粉末與細胞、生物組織之間相互作用的方法，該方法通過可實現固體粉末試樣與生物細胞或組織相互作用的微流控芯片來實現，用于研究直徑20μm至500μm的固體粉末與細胞乃至生物組織之間的相互作用。

其中，本發明的微流體芯片整體上包括底部的基底材料和頂部的蓋玻片構成，其組成的微流體芯片從左至右包括出液口1，出液通道2，固體粉末試樣裝填區3，生物試樣通道4，生物試樣進口5，進液通道6，進液口7。其中，液體可以從進液口7灌注，經進液通道6、生物試樣通道4、固體粉末試樣裝填區3、出液通道2，直至出液口1流出；在生物試樣通道4和出液通道2之間設置固體粉末試樣裝填區3，固體粉末試樣裝填區3可以裝填并封裝微量直徑20μm至500μm的固體粉末；在生物試樣通道4和進液通道6之間設置有生物試樣進口5，生物試樣例如細胞或生物組織可以從生物試樣進口5注入或生長進入，經生物試樣通道4進入固體粉末試樣裝填區3，與裝填并封裝完畢的固體粉末試樣發生相互作用。生物組織包括植物的根、莖、葉的原始樣本或經物理化學方式加工后的處理樣本。