專(zhuān)利名稱(chēng)：基于可變間距微柱陣列的細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)及其制作方法
基于可變間距微柱陣列的細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)及其制作方法所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種基于可變間距微柱陣列的細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)及其制作方法，屬于微流控芯片領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
細(xì)胞分選是從復(fù)雜環(huán)境中獲取性質(zhì)均一的目標(biāo)細(xì)胞。細(xì)胞分選是細(xì)胞生理和病理研究的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其對(duì)于重大疾病的診斷和治療具有重要意義。對(duì)于細(xì)胞分選方法及相關(guān)技術(shù)的研究一直都是醫(yī)學(xué)界及相關(guān)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。隨著微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的出現(xiàn)及在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，產(chǎn)生了許多新的細(xì)胞分選方法?，F(xiàn)階段以流式細(xì)胞儀為代表的傳統(tǒng)細(xì)胞分選儀具有體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂等缺點(diǎn)，而基于MEMS技術(shù)的微流控芯片可將細(xì)胞分選儀微型化。相對(duì)于流式細(xì)胞技術(shù)、免疫磁性微珠分選等傳統(tǒng)細(xì)胞分選方法，微流控芯片細(xì)胞分選方法無(wú)需復(fù)雜的樣品準(zhǔn)備過(guò)程，且具有分離純度高、操作簡(jiǎn)便、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)。由于生物體細(xì)胞尺寸極小且種類(lèi)繁多，分選難度很大?；谖⒘骺匦酒募?xì)胞分選方法主要包括利用細(xì)胞尺寸差異、利用介電電泳、利用強(qiáng)磁場(chǎng)梯度變化等。其中，利用細(xì)胞尺寸差異進(jìn)行細(xì)胞分選的方法因?yàn)闊o(wú)需對(duì)細(xì)胞或蛋白質(zhì)進(jìn)行特異性標(biāo)記，對(duì)細(xì)胞幾乎沒(méi)有損傷，且具有結(jié)構(gòu)緊湊、分選效率高、活性保存良好等諸多優(yōu)點(diǎn)。2007年，中科學(xué)院電子學(xué)研究所崔大付等發(fā)明了一種基于微柱陣列的細(xì)胞分選方法(XingChen, Dafu Cui, Changchun Liu, Hui Li, Jian Chen, Continuous flow microfluidic device for eellseparation, cell lysis and DNA purification. Analytica Chimica Acta. 2007，584 :237 243)，并用于血細(xì)胞的分選。其核心結(jié)構(gòu)是兩列微柱陣列，通過(guò)這些微柱陣列進(jìn)行血細(xì)胞離散分選。該方法中的微柱陣列形成后，所設(shè)計(jì)的微柱陣列間距及分布就無(wú)法再改變，僅能針對(duì)特定不連續(xù)尺寸段的細(xì)胞進(jìn)行分選。在申請(qǐng)?zhí)枮?00910219282. 3的專(zhuān)利文獻(xiàn)“一種用于細(xì)胞分選的微網(wǎng)篩結(jié)構(gòu)及其使用方法”中， 提出了一種用于細(xì)胞分選的微網(wǎng)篩結(jié)構(gòu)，利用相鄰兩層分選薄膜之間的直線平動(dòng)實(shí)現(xiàn)分選孔孔徑的改變，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的連續(xù)分選。這種細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、細(xì)胞培養(yǎng)液容易從分選薄膜之間泄漏等弊端。聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一種具有彈性的高分子聚合物，通常由PDMS預(yù)聚體和固化劑按照一定的體積比(質(zhì)量比)混合并聚合而成。PDMS具有非常理想的材料特性良好的絕緣性，能承受高壓，熱穩(wěn)定性高，適合加工各種生化反應(yīng)芯片，具有很高的生物兼容性和氣體通透性，可以用于細(xì)胞培養(yǎng)；彈性模量低，適合制作多種微流控芯片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)中細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、微柱陣列間距固定不變、細(xì)胞培養(yǎng)液容易從分選薄膜之間泄漏等缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種基于可變間距微柱陣列的細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)，通過(guò)控制細(xì)胞分選芯片的微柱陣列的間距變化實(shí)現(xiàn)分選孔徑的連續(xù)變化，無(wú)需多層分選薄膜。本 發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是參見(jiàn)圖1、圖2、圖4，一種基于可變間距微柱陣列的細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)，包括一層上基體1和下基體2，所述上基體1和下基體2材料均為PDMS ；所述下基體2有一凹域形成分選區(qū)8，分選區(qū)8內(nèi)有微柱陣列3，微柱陣列3的高度和下基體2上凹域深度一致；所述上基體1與下基體2鍵合，上基體1上有貫通的進(jìn)樣口 6和出樣口 7與分選區(qū)8連通；拉伸驅(qū)動(dòng)裝置5通過(guò)芯片夾持器4與鍵合的上基體1和下基體2連接，并使其產(chǎn)生拉伸變形。作為一種最優(yōu)方案微柱陣列3成規(guī)則等間距陣列排布。作為一種最優(yōu)方案相鄰微柱的距離小于微柱直徑。作為一種最優(yōu)方案聚二甲基硅氧烷由PDMS預(yù)聚體和固化劑按照體積比(質(zhì)量比)10 1混合并聚合而成。工作時(shí)，由于PDMS分選結(jié)構(gòu)收到拉力后產(chǎn)生變形，通過(guò)調(diào)節(jié)拉伸驅(qū)動(dòng)裝置5的輸出拉力控制PDMS細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)的變形，PDMS細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)上的微柱陣列的間距隨著所受拉力的增大而增大，從而實(shí)現(xiàn)分選孔徑的大小改變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分選。一種基于可變間距微柱陣列的細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)的制作方法，參見(jiàn)圖3，包括如下步驟步驟1 制作下基體⑵的模具；步驟2 按質(zhì)量比或體積比為5 1 15 1，分別量取PDMS預(yù)聚體和固化劑，倒入容器中，攪拌5 10分鐘，充分混合；并放入真空干燥箱中抽真空，去除氣泡；將步驟1制作的模具置于水平實(shí)驗(yàn)臺(tái)，將PDMS倒入模具中，靜置24 48小時(shí)，待PDMS固化；或根據(jù)需要，將模具和PDMS —起放入恒溫箱中，加速PDMS固化；步驟3 脫模，把固化后的PDMS和模具分離；步驟4 將脫模后印有微柱陣列的PDMS基體與一層平整的PDMS基體鍵合，形成基于可變間距微柱陣列的細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)。步驟5 將PDMS細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)通過(guò)芯片夾持器4與拉伸驅(qū)動(dòng)裝置5連接裝配。本發(fā)明的有益效果是在工作過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)拉伸驅(qū)動(dòng)裝置的輸出拉力，控制 PDMS細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)的變形，PDMS基體上的微柱陣列的間距隨著所受拉力的增大而增大，從而實(shí)現(xiàn)分選孔的大小改變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分選。因此，在實(shí)現(xiàn)細(xì)胞連續(xù)分選的同時(shí)克服了現(xiàn)有技術(shù)中細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)存在細(xì)胞培養(yǎng)液容易從分選薄膜之間泄漏、微柱陣列間距固定不變等缺點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。


(附圖在文字中的引用說(shuō)明)圖1是本發(fā)明提出的基于可變間距微柱陣列的細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)示意2是基于可變間距微柱陣列的細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)工作原理示意3是基于可變間距微柱陣列的細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)制作流程示意4是具體實(shí)施例1中細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)工作過(guò)程俯視圖示意5是具體實(shí)施例1中細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)剖面圖其中，1-上基體，2-下基體，3-微柱陣列，4-芯片夾持器，5-拉伸驅(qū)動(dòng)裝置，6_進(jìn)樣口，7-出樣口，8-分選區(qū)。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施例1 參照?qǐng)D4和圖5，一種基于可變間距微柱陣列的細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)，包括一層上基體1 和下基體2，所述上基體1和下基體2材料均為PDMS ；所述下基體2有一凹域形成分選區(qū)8， 分選區(qū)8內(nèi)有3 X 5的微柱陣列3，微柱橫截面為圓形，直徑為30 μ m,間距為5 μ m,微柱陣列 3的高度和下基體2上凹域深度均為10 μ m ；所述上基體1與下基體2鍵合，上基體1上有貫通的進(jìn)樣口 6和出樣口 7與分選區(qū)8連通。拉伸驅(qū)動(dòng)裝置5通過(guò)芯片夾持器4與鍵合的上基體1和下基體2連接，并使其產(chǎn)生拉伸變形。具體實(shí)施例2 一種基于可變間距微柱陣列的細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)，包括一層上基體1和下基體2，所述上基體1和下基體2材料均為PDMS ；所述下基體2有一凹域形成分選區(qū)8，分選區(qū)8內(nèi)有 5X10的微柱陣列3，微柱橫截面為正方形，邊長(zhǎng)為40 μ m,間距為10 μ m，微柱陣列3的高度和下基體2上凹域深度均為15 μ m ；所述上基體1與下基體2鍵合，上基體1上有貫通的進(jìn)樣口 6和出樣口 7與分選區(qū)8連通。拉伸驅(qū)動(dòng)裝置5通過(guò)芯片夾持器4與鍵合的上基體1 和下基體2連接，并使其產(chǎn)生拉伸變形。
權(quán)利要求
1.一種基于可變間距微柱陣列的細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)，其特征在于包括一層上基體(1)和下基體(2)，所述上基體(1)和下基體(2)材料均為PDMS ；所述下基體(2)有一凹域形成分選區(qū)(8)，分選區(qū)(8)內(nèi)有微柱陣列(3)，微柱陣列(3)的高度和下基體(2)上凹域深度一致；所述上基體⑴與下基體⑵鍵合，上基體⑴上有貫通的進(jìn)樣口(6)和出樣口(7) 與分選區(qū)(8)連通；拉伸驅(qū)動(dòng)裝置(5)通過(guò)芯片夾持器(4)與鍵合的上基體(1)和下基體 (2)連接，并使其產(chǎn)生拉伸變形。
2.一種如權(quán)利要求1所述的基于可變間距微柱陣列的細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)，其特征在于所述微柱陣列⑶成規(guī)則等間距陣列排布。
3.—種如權(quán)利要求1所述的基于可變間距微柱陣列的細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)，其特征在于相鄰微柱間距小于微柱直徑。
4.一種如權(quán)利要求1所述的基于可變間距微柱陣列的細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)，其特征在于聚二甲基硅氧烷由PDMS預(yù)聚體和固化劑按照體積比10 1混合并聚合而成。
5.一種如權(quán)利要求1所述的基于可變間距微柱陣列的細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于包括如下步驟步驟1 制作下基體(2)的模具；步驟2:按質(zhì)量比或體積比為5 1 15 1，分別量取PDMS預(yù)聚體和固化劑，倒入容器中，攪拌5 10分鐘，充分混合；并放入真空干燥箱中抽真空，去除氣泡；將步驟1制作的模具置于水平實(shí)驗(yàn)臺(tái)，將PDMS倒入模具中，靜置24 48小時(shí)，待PDMS固化；或根據(jù)需要， 將模具和PDMS —起放入恒溫箱中，加速PDMS固化；步驟3 脫模，把固化后的PDMS和模具分離；步驟4 將脫模后印有微柱陣列的PDMS基體與一層平整的PDMS基體鍵合，形成基于可變間距微柱陣列的細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)。步驟5 將PDMS細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)通過(guò)芯片夾持器(4)與拉伸驅(qū)動(dòng)裝置(5)連接裝配。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于可變間距微柱陣列的細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)及其制作方法，屬于微流控芯片領(lǐng)域。該結(jié)構(gòu)包括上基體和下基體，其材料均為PDMS；下基體有一凹域形成分選區(qū)，分選區(qū)內(nèi)有微柱陣列，上基體與下基體鍵合，上基體上有貫通的進(jìn)樣口和出樣口與分選區(qū)連通；拉伸驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)芯片夾持器與鍵合的上基體和下基體連接。通過(guò)調(diào)節(jié)拉伸驅(qū)動(dòng)裝置的輸出拉力，精確控制PDMS細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)的變形，微柱陣列的間距隨著所受拉力的增大而增大，從而實(shí)現(xiàn)分選孔的大小改變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分選?？朔爽F(xiàn)有技術(shù)中細(xì)胞分選結(jié)構(gòu)存在細(xì)胞培養(yǎng)液容易從分選薄膜之間泄漏、微柱陣列間距固定不變等缺點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)C12M1/00GK102212458SQ20111008137
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者丁繼亮, 常洪龍, 張峰, 苑偉政, 謝建兵, 陳方璐 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)