[發明專利]一種細胞微流控培養芯片

在審

• 申請號: 202110491608.9
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113512494A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 屠書泱;陸卡米;尼古拉·艾爾瓦索
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海高等研究院;上海科技大學
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/00;B01L3/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 劉星

本發明提供一種細胞微流控培養芯片，包括承載板、第一流道板、第二流道板及多個獨立設置的細胞培養單元。其中，所述第一流道板位于所述承載板上；所述第二流道板位于所述第一流道板上；所述細胞培養單元包括依次連通的進口、流道及出口；所述進口及所述出口均在垂直方向上貫穿所述第一流道板與所述第二流道板，所述流道自所述第一流道板背面開口，并往所述第二流道板方向延伸，但未貫穿所述第二流道板，所述承載板封閉所述進口、所述流道和所述出口位于所述第一流道板背面的開口。本發明的細胞微流控培養芯片結構緊湊、體積小巧，能夠與高通量自動化系統相匹配，實現細胞培養基和化學試劑的精準移液，并具有良好的生物親和性。

技術領域

本發明屬于微流控技術領域，涉及一種細胞微流控培養芯片。

背景技術

自動化系統在生物研究中的背景及應用：第一代自動化系統解決了由于人工操作而導致的差異性。它們需要使用機械臂和移液機器人，通過編程來模仿人類的行為，從而使移液更加精確和可重復。一般來說，手動工具可預先確定移液量。但是，由于個別部件的磨損、故障或人為錯誤，精度可能會下降，因為即使是最有經驗的使用者也可能出錯。電子吸管被認為更加精確，因為它們不依賴于使用者經驗，并且可以通過光學反饋進行自校準。畢竟，當每天需要執行成千上萬的實驗時，使用者很有可能會出錯，高通量已成為生命科學研究的關鍵。同時，第一代自動化系統也提供了通過擴大方法操作更大體積的可能性。與第一代不同，第二代自動化系統將減少人工操作，因為它們在一系列操作單元上提供完全自動化，不僅限于一個單元。例如，這些平臺在一端有供體單元，并在另一端有分發單元。它們將提供持續的流程驗證和監控，從而能夠更好地理解和優化流程。它們是全封閉的集成平臺，從而在加工過程中避免了工作人員與原料的接觸。通過消除污染和人為錯誤來降低生產過程的風險，并因此降低對外部環境的要求而簡化生產過程，從而最大限度地降低整個生產成本。第二代自動化單元制造平臺的另一個重要優勢是增加了靈活性和模塊化。硬件模塊通過代理程序集成到控制軟件中，使用即插即用的方法和軟件，可適應不同的應用。這一點非常重要，因為這個領域正在不斷進化，因為生物過程遠沒有像目前的化學過程那樣被理解或預測，生物實驗的復雜性將一直存在。

微流控芯片在生物研究中的背景及應用：微流控芯片(Microfluidic chip)又稱微全分析系統，最早是由瑞士的Manz和Wider于1990年提出，是一項包括化學和生物等領域所涉及的樣品制備、反應、分離以及檢測等基本操作集成或者是基本集成在非常小的操作平臺。它不僅可以提高分析的速度，大大的降低分析的費用，減少樣品的消耗，而且分析速度較快，對微量元素的分析也具有很大的應用前景。而且微流控芯片可以實現多單元的任意組合和集成，體現了集成度高，微型化和便攜化的特點。近年來，微流控芯片廣泛應用于生物學領域，比如細胞分析、基因診斷、免疫檢測、血液化學分析。此外，微流控芯片系統也將會在環境檢測、食品衛生和國防等方面發揮重要的作用。微流控芯片發展至今，其材料已從硅片為主，發展到玻璃、石英、聚合物等。然而聚合物由于其成本較低，通道容易成形，因此聚合物芯片的加工得以快速發展，同時微流控芯片的加工方法也得到了很大的發展，在傳統的光刻和刻蝕技術的基礎上發展了軟光刻、激光燒蝕法、熱壓法、注塑法和LIGA技術等新方法。對于微機械驅動系統的加工，硅和玻璃材料以其純熟的加工工藝而占有很大的優勢，但如果將該系統用于生物醫藥，它們并不一定是最優的選擇。

微流控芯片與自動化系統相結合的意義：隨著微流控芯片的不斷深入和發展，該技術受到越來越多的關注，然而，用手持式移液工具來處理成百上千的生物樣本就成為幾乎不可能完成的任務，而用自動化系統處理液體比以往任何時候都顯得更加重要。

因此，如何提供一種與高通量自動化相匹配的細胞微流控培養芯片，成為本領域技術人員亟待解決的一個重要技術問題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種細胞微流控培養芯片，用于解決現有技術中微流控芯片不能與高通量自動化系統相匹配的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種細胞微流控培養芯片，包括：