一種帶自抗菌功能細(xì)胞培養(yǎng)微流控芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微流控芯片技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種帶自抗菌功能細(xì)胞培養(yǎng)微流控芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]微加工和微流控技術(shù)的發(fā)展，特別是微全分析系統(tǒng)概念的提出，開創(chuàng)了細(xì)胞培養(yǎng)芯片這一新的研宄領(lǐng)域。常規(guī)的培養(yǎng)細(xì)胞多利用CO2培養(yǎng)箱中進(jìn)行，在病毒學(xué)、免疫學(xué)、遺傳學(xué)、腫瘤學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。將微流控芯片和細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)相結(jié)合所得到的細(xì)胞培養(yǎng)芯片，通過(guò)結(jié)構(gòu)和微流體控制技術(shù)模擬細(xì)胞生長(zhǎng)的真實(shí)環(huán)境，易于控制細(xì)胞生長(zhǎng)的微環(huán)境，進(jìn)行單細(xì)胞的控制和操縱。同時(shí)，培養(yǎng)芯片體積小，利于培養(yǎng)過(guò)程中直接觀察細(xì)胞生長(zhǎng)狀態(tài)，細(xì)胞操作方法簡(jiǎn)單，節(jié)約試劑。
[0003]在細(xì)胞培養(yǎng)方面，污染是細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)中面臨的主要問(wèn)題。由于每一種細(xì)胞有其獨(dú)特的培養(yǎng)體系，因此污染造成的后果也不盡相同。某些污染的發(fā)生往往難以察覺(jué)和檢測(cè)，而且污染源能長(zhǎng)期共存于培養(yǎng)體系中，這類污染事實(shí)上大部分被人們忽視了。培養(yǎng)的細(xì)胞作為一個(gè)生物體，會(huì)對(duì)培養(yǎng)環(huán)境以及環(huán)境中的污染物作出相應(yīng)的反應(yīng)，造成培養(yǎng)細(xì)胞生物學(xué)特性的改變，而對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成潛在的威脅，而且隨著污染時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。
[0004]培養(yǎng)環(huán)境中的物理、化學(xué)及生物因素都可能侵入培養(yǎng)環(huán)境造成污染。由于入侵的微生物在培養(yǎng)體系中不斷增殖、代謝，因此生物性的污染對(duì)細(xì)胞的危害最大。隨著污染微生物的不斷增殖，交叉污染的可能性也不斷增加。此外，微生物代謝消耗大量必需的養(yǎng)分，同時(shí)產(chǎn)生多種有毒的代謝產(chǎn)物，如酶、抗原及毒素等，進(jìn)一步對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒害作用。
[0005]納米銀(Nano Silver)就是將粒徑做到納米級(jí)的金屬銀單質(zhì)。納米銀粒徑大多在0-100納米左右，對(duì)大腸桿菌、淋球菌、沙眼衣原體等數(shù)十種致病微生物都有強(qiáng)烈的抑制和殺滅作用，而且不會(huì)產(chǎn)生耐藥性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種帶自抗菌功能細(xì)胞培養(yǎng)微流控芯片，在芯片結(jié)構(gòu)制備過(guò)程中摻雜銀納米顆粒，實(shí)現(xiàn)具有自抗菌功能的微流控芯片制備，適用于兩種以上混合細(xì)胞的培養(yǎng)、分離、富集及檢測(cè)，具有小型化、高效率、低成本、可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有很大使用前景。
[0007]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種帶自抗菌功能細(xì)胞培養(yǎng)微流控芯片，由柔性聚合物表層薄膜、上層芯片、下層芯片、微閥和導(dǎo)管構(gòu)成，其中:
所述柔性聚合物表層薄膜上設(shè)有細(xì)胞培養(yǎng)室、培養(yǎng)液導(dǎo)管通孔、培養(yǎng)廢液微閥通孔、緩沖液導(dǎo)管通孔和富集腔微閥通孔；
所述上層芯片上設(shè)有細(xì)胞培養(yǎng)室底槽、培養(yǎng)廢液微閥底槽、培養(yǎng)廢液出口、緩沖液導(dǎo)管底槽、細(xì)胞分離流道、富集腔、富集腔微閥底槽和分離廢液出口，其中:細(xì)胞培養(yǎng)室底槽與細(xì)胞培養(yǎng)室對(duì)接，培養(yǎng)廢液微閥底槽與培養(yǎng)廢液微閥通孔對(duì)接，緩沖液導(dǎo)管底槽與緩沖液導(dǎo)管通孔對(duì)接，富集腔微閥底槽與富集腔微閥通孔對(duì)接，細(xì)胞分離流道分別與細(xì)胞培養(yǎng)室底槽、緩沖液導(dǎo)管底槽和富集腔連通，富集腔微閥底槽分別與富集腔和分離廢液出口連通；所述下層芯片上表面鋪設(shè)有與上層芯片細(xì)胞培養(yǎng)室底槽、細(xì)胞分離流道和富集腔位置相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電極，即拋物線式電極區(qū)、分離叉指電極和富集叉指電極區(qū)，拋物線式電極區(qū)、分離叉指電極和富集叉指電極區(qū)均連接有金屬焊點(diǎn)；
所述導(dǎo)管由培養(yǎng)液導(dǎo)管和緩沖液導(dǎo)管構(gòu)成，培養(yǎng)液導(dǎo)管與培養(yǎng)液導(dǎo)管通孔對(duì)接，緩沖液導(dǎo)管與緩沖液導(dǎo)管通孔對(duì)接；
所述微閥由培養(yǎng)廢液微閥和富集腔微閥構(gòu)成，培養(yǎng)廢液微閥與培養(yǎng)廢液微閥通孔對(duì)接，富集腔微閥與富集腔微閥通孔對(duì)接。
[0008]本發(fā)明中，所述柔性聚合物表層薄膜、上層芯片和下層芯片可使用PDMS、環(huán)氧樹脂(epoxy resin)、娃膠等作為基底，基底中均混有納米銀粉，納米銀粉的加入量為基底的I?5wt.%0
[0009]本發(fā)明中，所述細(xì)胞培養(yǎng)室直徑為0.4~5cm，細(xì)胞分離流道寬度為0.05~lmm,富集腔寬2~5mm、長(zhǎng)3~8mm ;微閥內(nèi)徑為0.1-1mm ;芯片外部尺寸長(zhǎng)50~100mm，寬50~100mm，滿足小型化要求。
[0010]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、納米載銀無(wú)機(jī)抗菌劑是一種新型抗菌劑，由具有抑菌活性的銀離子包覆在納米級(jí)載體(如沸石、磷酸鋯等)上構(gòu)成。使用過(guò)程中載體釋放出銀離子破壞微生物膜屏障結(jié)構(gòu)、原生質(zhì)酶活性及DNA分解，從而起到殺滅微生物的作用。本發(fā)明提供的自抗菌功能細(xì)胞培養(yǎng)微流控芯片集細(xì)胞分離和檢測(cè)功能于一體。
[0011]2、本發(fā)明利用納米銀的抗菌功能，在細(xì)胞培養(yǎng)微流控芯片結(jié)構(gòu)制作過(guò)程中將納米銀顆粒摻雜進(jìn)入芯片結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中時(shí)刻起到抑制、消滅細(xì)菌作用，大大減小細(xì)胞培養(yǎng)期間受污染的可能。
[0012]3、本發(fā)明利用微流控芯片多功能集成特點(diǎn)，借鑒介電電泳細(xì)胞分離技術(shù)，設(shè)計(jì)功能電極單元，根據(jù)不同細(xì)胞的介電性質(zhì)不同，利用介電力實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的定向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的富集檢測(cè)功能。
[0013]4、本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)灌流式細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中培養(yǎng)液的連續(xù)更換，長(zhǎng)時(shí)抗菌功能。
[0014]5、本發(fā)明作為一種非接觸式的細(xì)胞培養(yǎng)、分離技術(shù)，具有效率高、污染小、易于操作簡(jiǎn)單、試劑消耗少、便于觀察分析等優(yōu)點(diǎn)，在生物領(lǐng)域和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有重要意義。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明提供的自抗菌功能細(xì)胞培養(yǎng)芯片結(jié)構(gòu)三維分解示意圖；
圖2為下層芯片微電極結(jié)構(gòu)平面俯視圖；
圖3為本發(fā)明培養(yǎng)的腎癌細(xì)胞細(xì)胞實(shí)物圖；
圖中，1-下層芯片；2_上層芯片；3_柔性聚合物薄膜；4-培養(yǎng)廢液微閥；5_緩沖液導(dǎo)管；6_培養(yǎng)液導(dǎo)管；7-1號(hào)富集腔微閥；8-2號(hào)富集腔微閥；9_培養(yǎng)廢液微閥通孔；10_緩沖液導(dǎo)管通孔；11_培養(yǎng)液導(dǎo)管通孔；12-1號(hào)富集腔微閥通孔；13-2號(hào)富集腔微閥通孔；14-細(xì)胞培養(yǎng)室；15_細(xì)胞培養(yǎng)室底槽；16_培養(yǎng)廢液微閥槽；17_緩沖液導(dǎo)管槽；18_細(xì)胞分離流道；19-1號(hào)富集腔；20-2號(hào)富集腔；21-1號(hào)富集腔微閥底槽；22-2號(hào)富集腔微閥底槽；23_培養(yǎng)廢液出口 ；24-1號(hào)分離廢液出口 ；25-2號(hào)分離廢液出口 ；26_金屬焊點(diǎn)；27_分離叉指電極；28-1號(hào)富集腔叉指電極；29-2號(hào)富集腔叉指電極；30_拋物線電極。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不局限于此，凡是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍中。
[0017]如圖1-2所示，本發(fā)明提供的帶自抗菌功能細(xì)胞培養(yǎng)微流控芯片由下層芯片1、上層芯片2、柔性聚合物薄膜3、微閥和導(dǎo)管構(gòu)成，其中:
所述柔性聚合物表層薄膜3上設(shè)有細(xì)胞培養(yǎng)室14、培養(yǎng)液導(dǎo)管通孔11、培養(yǎng)廢液微閥通孔9、緩沖液導(dǎo)管通孔10、I號(hào)富集腔微閥通孔12和2號(hào)富集腔微閥通孔13。
[0018]所述上層芯片2上設(shè)有細(xì)胞培養(yǎng)室底槽15、培養(yǎng)廢液微閥底槽16、培養(yǎng)廢液出口23、緩沖液導(dǎo)管底槽17、細(xì)胞分離流道18、I號(hào)富集腔19、2號(hào)富集腔20、I號(hào)富集腔微閥底槽21、2號(hào)富集腔微閥底槽22、I號(hào)分離廢液出口 24和2號(hào)分離廢液出口 25。其中:細(xì)胞培養(yǎng)室底槽15與細(xì)胞培養(yǎng)室14對(duì)接，培養(yǎng)廢液微閥底槽16與培養(yǎng)廢液微閥通孔9對(duì)接，緩沖液導(dǎo)管底槽17與緩沖液導(dǎo)管通孔10對(duì)接，I號(hào)富集腔微閥底槽21與I號(hào)富集腔微閥通孔12對(duì)接，2號(hào)富集腔微閥底槽22與2號(hào)富集腔微閥通孔13對(duì)接，細(xì)胞分離流道18分別與細(xì)胞培養(yǎng)室底槽15、緩沖液導(dǎo)管底槽17、I號(hào)富集腔19和2號(hào)富集腔20連通，I號(hào)富集腔微閥