專(zhuān)利名稱(chēng)：一種微流控細(xì)胞芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物芯片技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及該領(lǐng)域內(nèi)的微流控細(xì)胞芯片。
技術(shù)背景現(xiàn)代微制造技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了現(xiàn)代生物發(fā)展的一個(gè)分支，就是生物芯 片領(lǐng)域。生物芯片主要是指通過(guò)微加工4支術(shù)和微電子技術(shù)在固態(tài)芯片上集 成成千上萬(wàn)個(gè)密集排列的分子陣列，樣品通過(guò)所述生物芯片，可以快速準(zhǔn) 確地荻取樣品中的生物信息，效率是傳統(tǒng)檢測(cè)手段的成百上千倍。微流控細(xì)胞芯片是生物芯片的一種，預(yù)先將細(xì)胞培養(yǎng)在具有微流道的細(xì)胞培養(yǎng)單元上，所述微流道上制作有孩史閥，其可以對(duì)納升(1(T9L)或皮 升(l(T12 L )量級(jí)的液體進(jìn)行流量控制。所述微流道尺寸通常在10 ~ 100 urn 之間，其與典型的哺乳類(lèi)細(xì)胞尺寸(10~20拜)處于同一數(shù)量級(jí)，并且在 微尺度下其傳熱、傳質(zhì)效率較佳，因此所述微流控細(xì)胞芯片具有與生理狀 態(tài)相似的細(xì)胞培養(yǎng)孩t環(huán)境。隨著技術(shù)的發(fā)展，目前較多使用的微流控芯片，其上集成有成千上萬(wàn) 個(gè)可重復(fù)的細(xì)胞培養(yǎng)單元，這些細(xì)胞培養(yǎng)單元呈陣列式分布，每個(gè)細(xì)胞培 養(yǎng)單元具有一個(gè)細(xì)胞微流道和一個(gè)藥物微流道分別以輸送細(xì)胞培養(yǎng)溶液和 樣品至細(xì)胞培養(yǎng)單元內(nèi)，進(jìn)而可以進(jìn)行多樣品同時(shí)分析。請(qǐng)參閱圖1,為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種微流控細(xì)胞芯片的示意圖。 該微流控細(xì)胞芯片具有若干個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元110，所述若干個(gè)細(xì)胞培養(yǎng) 單元110成陣列分布，所述若干個(gè)每個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元110具有一個(gè)細(xì)胞培 養(yǎng)區(qū)112,所述細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)112具有一個(gè)細(xì)胞入口 1Ua、和一個(gè)藥物入口 112b,所述細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)112還具有一個(gè)細(xì)胞出口，其與所述細(xì)胞入口 112a 對(duì)應(yīng)，細(xì)胞培養(yǎng)液由所述細(xì)胞出口流至同一列相鄰細(xì)胞培養(yǎng)單元110的細(xì)胞微流道114。所述細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)112還具有一個(gè)藥物出口，其與所述藥物入 口 112b對(duì)應(yīng)，藥物溶液由所述藥物出口流至同一行相鄰細(xì)胞培養(yǎng)單元110 的藥物微流道116。所述細(xì)胞培養(yǎng)單元110還具有一個(gè)細(xì)胞微流道114和一個(gè)藥物微流道 116，所述細(xì)胞孩炎流道114與所述細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)112的細(xì)胞入口 112a相連通 以輸送所述細(xì)胞培養(yǎng)溶液至細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)112內(nèi)，所述藥物微流道116與所 述細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)的112的藥物入口 112b相連通以輸送所述藥物溶液至所述細(xì) 胞培養(yǎng)區(qū)112內(nèi)。所述細(xì)胞微流道114具有一個(gè)細(xì)胞微閥114a以控制其內(nèi)細(xì)胞培養(yǎng)液的 流量，所述藥物微流道116具有一個(gè)細(xì)胞微閥116a以控制其內(nèi)藥物溶液的流量o同一行的相鄰兩個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元110，其中一個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元110的藥 物微流道116與另一個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元110的藥物出口 112d相連以獲得所述 輸送的藥物溶液，很明顯，同一行輸送的藥物溶液相同。同一列的相鄰兩個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元110，其中一個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元110的細(xì) 胞微流道114與另一個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元110的細(xì)胞出口 112c相連通以獲得所 述輸送的細(xì)胞培養(yǎng)液，4艮明顯，同一列培養(yǎng)的細(xì)胞種類(lèi)相同，不同列的細(xì) 胞培養(yǎng)單元110可以選擇不同的細(xì)胞種類(lèi)。該微流道細(xì)胞芯片10的制作方法及工作原理具體請(qǐng)參閱Zhanhui Wang 等人在Lab Chip上刊登的文章High-density microfluidic arrays for cell cytotoxicity analysis, Lab Chip, 2007，Vol. 7， 740 - 745。圖1給出的微流道細(xì)胞芯片有四個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元110，其按照2x2矩 陣陣列排列，在制作時(shí)，關(guān)閉所有藥物孩支閥116a，打開(kāi)所有細(xì)胞微閥11"， 可以選擇兩種細(xì)胞類(lèi)型的細(xì)胞培養(yǎng)液I和細(xì)胞培養(yǎng)液II，分別對(duì)應(yīng)兩列的細(xì) 胞微流道114輸送至每個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)112內(nèi)，所述細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)112由若干 微篩118組成，部分細(xì)胞會(huì)被細(xì)胞培養(yǎng)單元110中的微篩118捕獲，然后在微篩118上貼壁生長(zhǎng)；在使用時(shí)，關(guān)閉所有細(xì)月包孩i:閥114a，打開(kāi)所有藥 物微閥116a，可以選擇兩種藥物類(lèi)型的藥物溶液I和藥物溶液II,分別對(duì) 應(yīng)兩行的藥物微流道116輸送至每個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)112內(nèi)，藥物與微篩118 上的貼壁細(xì)胞反應(yīng)，從而觀測(cè)其反應(yīng)變化獲得分析結(jié)果，四個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單 元110獲得四個(gè)分析結(jié)果。所述微流道細(xì)胞芯片的陣列結(jié)構(gòu)具有高擴(kuò)展性。實(shí)際制作時(shí)按照需要 可以設(shè)置MxN個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元110, M、 N都是大于1的整數(shù)，其按照M x N矩陣排列，制作時(shí)可以在N列細(xì)胞培養(yǎng)單元列中分別培養(yǎng)N種細(xì)胞， 在使用時(shí)，可以選擇M種藥物對(duì)應(yīng)M行細(xì)胞培養(yǎng)單元行進(jìn)行細(xì)胞分析，那 么可以同時(shí)得到M x N個(gè)細(xì)胞分析的結(jié)果。目前的微流控細(xì)胞芯片的細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)都是具有若干微篩，'多'是針對(duì)貼 壁培養(yǎng)的細(xì)胞而設(shè)計(jì)，這是因?yàn)榧?xì)胞貼壁生長(zhǎng)后，不易被流動(dòng)的液體帶走， 便于進(jìn)行分析研究。但在生物醫(yī)學(xué)研究中也需要研究很多懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞， 如血細(xì)胞、雜交瘤細(xì)胞、T細(xì)胞等。對(duì)于這類(lèi)懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞研究，所述微 流道細(xì)胞芯片在使用時(shí)，藥物溶液在細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)112內(nèi)的輸送方向與細(xì)胞 培養(yǎng)液在細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)112內(nèi)的輸送方向不同，使得細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)112內(nèi)的細(xì) 胞很容易被藥物溶液帶至其他細(xì)胞培養(yǎng)單元列中污染其他不同種類(lèi)細(xì)胞的 細(xì)胞培養(yǎng)單元110。顯然目前的微流控細(xì)胞芯片不能滿(mǎn)足這類(lèi)懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞研究?？梢?jiàn)，現(xiàn)有^t術(shù)還存在缺陷，有待于改進(jìn)和發(fā)展。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，提供一種微流道細(xì)胞芯片，可以同時(shí)適于貼壁培 養(yǎng)的細(xì)胞和懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種微流控細(xì)胞芯片，其具有若干個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元，其中，每個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元具有一個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)，其具有一個(gè)入口和一個(gè)出口；一個(gè)細(xì)胞微流道，其與所述細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)的入口連通以輸送細(xì)胞溶液至 所述細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)，以及一個(gè)藥物微流道，其與所述細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)的入口連通以輸送藥物溶液至 細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)。所述的微流控細(xì)胞芯片，其中，所述細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)具有若干微結(jié)構(gòu)，所述若干微結(jié)構(gòu)為柱狀微結(jié)構(gòu)、彎曲溝道狀微結(jié)構(gòu)、梳狀微結(jié)構(gòu)、堰狀微結(jié)構(gòu)、微篩及其混合。所述的微流控細(xì)胞芯片，其中，所述若干個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元成陣列排列。 所述的微流控細(xì)胞芯片，其中，所述藥物微流道具有一個(gè)藥物微閥以控制輸送藥物溶液的流量，所述細(xì)胞微流道具有一個(gè)細(xì)胞微閥以控制輸送細(xì)胞溶液流量。所述的微流控細(xì)胞芯片，其中，同一行的細(xì)胞培養(yǎng)單元的細(xì)胞類(lèi)型相 同，同一行相鄰兩個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元為第一細(xì)胞培養(yǎng)單元和第二細(xì)胞培養(yǎng)單 元組成，所述第一細(xì)胞培養(yǎng)單元的藥物^:流道與第二細(xì)胞培養(yǎng)單元的細(xì)胞 培養(yǎng)區(qū)出口相連通以獲得其藥物溶液。所述的微流控細(xì)胞芯片，其中，同一列的藥物溶液相同，同一列相鄰 兩個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元為第三細(xì)胞培養(yǎng)單元和第四細(xì)胞培養(yǎng)單元，所述第三細(xì) 胞培養(yǎng)單元的細(xì)胞微流道與第四細(xì)胞培養(yǎng)單元的細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)出口相連通以獲得細(xì)胞培養(yǎng)液。本發(fā)明提供一種微流控細(xì)胞芯片，其具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得藥物溶 液注入的方向同制作時(shí)細(xì)胞培養(yǎng)液注入的方向相同，被捕獲在微細(xì)胞培養(yǎng) 環(huán)境中的細(xì)胞將不會(huì)被藥物溶液帶至其他細(xì)胞培養(yǎng)單元內(nèi)。這種新型的微 流控細(xì)胞芯片不但具有高擴(kuò)展性，而且能夠同時(shí)適用于貼壁培養(yǎng)和懸浮培 養(yǎng)的細(xì)胞。


圖l是現(xiàn)有技術(shù)中的一種微流道細(xì)胞芯片的示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種微流道細(xì)胞芯片的示意圖；具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖2，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種微流控細(xì)胞芯片的示意圖。所述微流控細(xì)胞芯片為一種貼壁培養(yǎng)細(xì)胞和懸浮培養(yǎng)細(xì)胞并存的一種微流控細(xì)胞芯片。所述微流控細(xì)胞芯片具有若干個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元210。所述若干個(gè)細(xì)胞培 養(yǎng)單元210成陣列排列。每個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元210具有一個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)211、一個(gè)細(xì)胞微流道212、 一個(gè)藥物微流道213。每個(gè)細(xì)胞微流道具有一個(gè)細(xì)胞微閥212a,每個(gè)藥物 微流道213具有一個(gè)藥物微閥213a。所述細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)220具有一個(gè)入口 220a和一個(gè)出口 220b。所述細(xì)胞樣i流道212的一端與所述細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)220的入口 220a相連通 以輸送細(xì)胞培養(yǎng)溶液至所述細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)220內(nèi)。所述藥物微流道213 —端連通至所述細(xì)胞#:流道212臨近入口 220a的 位置，使得所述藥物孩i流道213與細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)220的入口 220a相連通以輸 送藥物溶液至細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)220內(nèi)。優(yōu)選地，所述細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)220具有若干微結(jié)構(gòu)218以培養(yǎng)細(xì)胞，所述 微結(jié)構(gòu)218可以是柱狀微結(jié)構(gòu)、彎曲溝道狀微結(jié)構(gòu)、梳狀微結(jié)構(gòu)、堰狀微 結(jié)構(gòu)或者微篩等。當(dāng)然，所述微結(jié)構(gòu)218不限于此，只要能夠?qū)崿F(xiàn)在所述 細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)220內(nèi)捕獲細(xì)胞即可。所述細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)220的微制作方法由現(xiàn)有"^支術(shù)可以實(shí)現(xiàn)，在次不做贅述。所述細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)220對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)液培養(yǎng)細(xì)胞的方法為現(xiàn)有技術(shù)中的細(xì) 胞培養(yǎng)方法，針對(duì)細(xì)胞研究的需要可以選擇懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞或者貼壁培養(yǎng) 的細(xì)胞，細(xì)胞培養(yǎng)液的選擇由現(xiàn)有技術(shù)提供，在此不再做贅述。同一列的相鄰兩個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元210,其中一個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元210的細(xì) 胞微流道214與另一個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元210的細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)212出口 212a相連 通以獲得所述輸送的細(xì)胞培養(yǎng)液，很明顯，同一列培養(yǎng)的細(xì)胞種類(lèi)相同。 不同列的細(xì)胞培養(yǎng)單元110可以選擇不同的細(xì)胞種類(lèi)，還可以是懸浮培養(yǎng) 細(xì)胞和貼壁培養(yǎng)細(xì)胞的組合。同一行的相鄰兩個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元210，其中一個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元210的藥 物微流道216與另 一個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元210的細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)出口 212b相連以獲 得所述輸送的藥物溶液，很明顯，同一行輸送的藥物溶液相同。可以理解，本發(fā)明實(shí)施例的微流道細(xì)胞芯片，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得 藥物溶液在細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)220內(nèi)的輸送方向與制作時(shí)細(xì)胞培養(yǎng)液在細(xì)胞培養(yǎng) 區(qū)220內(nèi)的輸送方向一致，對(duì)于懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞而言，細(xì)胞在所述輸送方 向上#1所述若干孩支結(jié)構(gòu)218捕獲，從而不會(huì)^^皮藥物溶液帶走，因此，本發(fā) 明實(shí)施例的微流道細(xì)胞芯片不僅可以適用貼壁培養(yǎng)細(xì)胞，還可以'適用懸浮 培養(yǎng)的細(xì)胞，因此具有很好的發(fā)明效果。以上說(shuō)明書(shū)中的具體實(shí)施部分,僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非 對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然 而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技 術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容做出些許的更動(dòng)或修 飾為等同變化的等效實(shí)施例，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依 捧本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾， 均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種微流控細(xì)胞芯片，其具有若干個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元，其特征在于，每個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元具有一個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)，其具有一個(gè)入口和一個(gè)出口；一個(gè)細(xì)胞微流道，其與所述細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)的入口連通以輸送細(xì)胞溶液至所述細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)，以及一個(gè)藥物微流道，其與所述細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)的入口連通以輸送藥物溶液至細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)。
2、 如權(quán)利要求l所述的微流控細(xì)胞芯片，其特征在于，所述細(xì)胞培養(yǎng) 區(qū)具有若干孩吏結(jié)構(gòu)，所述若干微結(jié)構(gòu)為柱狀微結(jié)構(gòu)、彎曲溝道狀微結(jié)構(gòu)、 梳狀微結(jié)構(gòu)、堰狀微結(jié)構(gòu)、微篩及其混合。
3、 如權(quán)利要求1所述的微流控細(xì)胞芯片，其特征在于，所述若干個(gè)細(xì) 胞培養(yǎng)單元成陣列排列。
4、 如權(quán)利要求1所述的微流控細(xì)胞芯片，其特征在于，所述藥物微流 道具有一個(gè)藥物^t閥以控制輸送藥物溶液的流量，所述細(xì)胞微流道具有一 個(gè)細(xì)胞微閥以控制輸送細(xì)胞溶液流量。
5、 如權(quán)利要求3所述的微流控細(xì)胞芯片，其特征在于，同一行的細(xì)胞 培養(yǎng)單元的細(xì)胞類(lèi)型相同，同一行相鄰兩個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元為第一細(xì)胞培養(yǎng) 單元和第二細(xì)胞培養(yǎng)單元組成，所述第一細(xì)胞培養(yǎng)單元的藥物微流道與第 二細(xì)胞培養(yǎng)單元的細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)出口相連通以獲得其藥物溶液。
6、 如權(quán)利要求3所述的微流控細(xì)胞芯片，其特征在于，同一列的藥物 溶液相同，同 一列相鄰兩個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元為第三細(xì)胞培養(yǎng)單元和第四細(xì)胞 培養(yǎng)單元，所述第三細(xì)胞培養(yǎng)單元的細(xì)胞微流道與第四細(xì)胞培養(yǎng)單元的細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)出口相連通以獲得細(xì)胞培養(yǎng)液。
全文摘要
本發(fā)明提供一種微流控細(xì)胞芯片，其具有若干個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元，每個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)單元具有一個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)、一個(gè)細(xì)胞微流道和一個(gè)藥物微流道，所述細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)具有一個(gè)入口和一個(gè)出口，所述細(xì)胞微流道與所述細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)的入口相連通以輸送細(xì)胞培養(yǎng)液至所述細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)，所述藥物微流道與所述細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)的入口相連通以輸送藥物溶液至細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)。本發(fā)明提供的微流控細(xì)胞芯片，其細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)具有一個(gè)入口和一個(gè)出口，輸送細(xì)胞溶液和藥物溶液均經(jīng)過(guò)所述入口和出口，使得細(xì)胞培養(yǎng)液輸送方向和藥物溶液輸送方向相同，避免藥物溶液帶走細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)內(nèi)的細(xì)胞。
文檔編號(hào)C12M3/04GK101270333SQ20081006709
公開(kāi)日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2008年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月5日
發(fā)明者王站會(huì) 申請(qǐng)人:深圳先進(jìn)技術(shù)研究院