一種細(xì)胞尋址微流控芯片及細(xì)胞分析裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，更具體地，涉及一種微流控芯片及細(xì)胞分析裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]細(xì)胞是除病毒以外自然界所有已知生命體的基本單位，是一切生命活動的基礎(chǔ)，因此，對細(xì)胞的深入研宄是揭開生命奧秘、改造生命的關(guān)鍵。細(xì)胞通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)對其微環(huán)境識別與應(yīng)答的能力對于生物體的發(fā)育、組織修復(fù)以及免疫等至關(guān)重要。細(xì)胞刺激是研宄細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞間通訊以及高通量藥物篩選的一個最有效途徑。細(xì)胞在受到不同化學(xué)藥物刺激時會引發(fā)細(xì)胞響應(yīng)的時空變化，調(diào)節(jié)細(xì)胞的電生理活性從而影響細(xì)胞的生長、分化以及維持細(xì)胞的生理平衡。
[0003]微流控芯片技術(shù)以其微型化、集成化、自動化、高通量等優(yōu)點，成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界共同關(guān)注的焦點之一，而其與細(xì)胞相似的特征尺度，以及芯片材料良好的生物兼容性等特點，使微流控芯片成為細(xì)胞生物學(xué)研宄的理想平臺。目前，基于微流控芯片的細(xì)胞刺激方法已見諸報道，依據(jù)其細(xì)胞刺激原理，可主要分為以下三種類型:1)層流界面轉(zhuǎn)移，利用流體在微尺度下的層流效應(yīng)，通過控制層流的界面位置，實現(xiàn)對細(xì)胞整體或局部的藥物刺激；2)脈沖刺激，通過迅速切換微流體在通道中的有無，實現(xiàn)對通道下游細(xì)胞的藥物刺激；3)光解釋放，利用光解作用控制藥物在通道內(nèi)的釋放時間與位置，從而達(dá)到刺激下游細(xì)胞的目的。實踐證明，三種類型的方法都能有效實現(xiàn)對細(xì)胞的藥物刺激，但是現(xiàn)有方法在溶液切換時間、細(xì)胞環(huán)境控制、刺激位點的空間控制等方面還有待進(jìn)一步提尚。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實用新型提供了一種細(xì)胞尋址微流控芯片及細(xì)胞分析裝置，其目的在于通過對稱設(shè)置的尋址通道和刺激通道，精確定位細(xì)胞，對細(xì)胞進(jìn)行刺激，由此解決現(xiàn)有基于微流控芯片刺激細(xì)胞的方法中溶液切換時間、細(xì)胞環(huán)境控制、刺激位點的空間控制等方面有待提高的技術(shù)問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，按照本實用新型的一個方面，提供了一種微流控芯片，在芯片加工平面上包括細(xì)胞培養(yǎng)通道、一對側(cè)壓通道、尋址通道、刺激通道和廢液通道；所述培養(yǎng)通道用于培養(yǎng)貼壁細(xì)胞并觀察細(xì)胞狀態(tài)，其入口端連接側(cè)壓通道、尋址通道和刺激通道；所述側(cè)壓通道，對稱設(shè)置于培養(yǎng)通道兩側(cè)，其出口端與培養(yǎng)通道入口端外側(cè)相連；所述尋址通道和刺激通道對稱設(shè)置，其出口端與培養(yǎng)通道入口端內(nèi)側(cè)相連并與廢液通道相連；
[0006]工作時，所述微流控芯片處于尋址狀態(tài)，則尋址通道壓力大于刺激通道；所述微流控芯片處于刺激狀態(tài)，則刺激通道壓力大于尋址通道。
[0007]優(yōu)選地，所述微流控芯片，其所述側(cè)壓通道和細(xì)胞培養(yǎng)通道選擇范圍在15°至75。之間，優(yōu)選45° ο
[0008]優(yōu)選地，所述微流控芯片，其所述廢液通道為Y字型廢液通道，夾角選擇范圍在15。至75。之間，優(yōu)選40° ο
[0009]優(yōu)選地，所述微流控芯片，其所述尋址通道和刺激通道與相應(yīng)廢液通道夾角選擇范圍在15°至75°之間，優(yōu)選50°。
[0010]按照本實用新型的另一方面，提供了一種所述微流控芯片的細(xì)胞分析裝置，包括所述微流控芯片、信號采集裝置和電氣比例轉(zhuǎn)換閥，所述微流控芯片側(cè)壓通道、尋址通道和刺激通道的入口端通分別與獨立的電氣比例轉(zhuǎn)換閥相連，每個電氣比例轉(zhuǎn)換閥根據(jù)不同電信號，輸出相應(yīng)液壓；所述信號采集裝置，設(shè)置在細(xì)胞培養(yǎng)通道處，用于采集細(xì)胞信號或?qū)?xì)胞進(jìn)行成像。
[0011]總體而言，通過本實用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0012](I)本實用新型提供的微流控芯片，可對細(xì)胞進(jìn)行精確尋址，確定目標(biāo)細(xì)胞并進(jìn)行刺激。
[0013](2)本實用新型提供的細(xì)胞分析裝置，集微流控芯片單元，壓力輸出單元，信號采集或成像單元，控制單元為一體的多模式多藥物高通量高時空分辨的細(xì)胞分析裝置，并可通過更換芯片，實現(xiàn)其他刺激方式。
[0014](3)本實用新型提供的細(xì)胞分析裝置，能進(jìn)行尋址刺激，實現(xiàn)了對處于相同生長環(huán)境的細(xì)胞進(jìn)行精確刺激。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型專利的裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖2是實施例1提供的微流控芯片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是實施例2提供的微流控芯片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4是實施例3提供的微流控芯片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5是實施例4提供的細(xì)胞分析方法流程示意圖，其中圖5 (a)、圖5 (C)、和圖5 (e)為實時尋址狀態(tài)，圖5 (b)、圖5 (d)、圖5 (f)為對應(yīng)的實時刺激狀態(tài)；
[0020]圖6為細(xì)胞刺激響應(yīng)結(jié)果，其中圖6(a)、圖6(b)和圖6(c)分別為目標(biāo)細(xì)胞a、目標(biāo)細(xì)胞b和目標(biāo)細(xì)胞c相應(yīng)結(jié)果。
[0021]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:1為細(xì)胞培養(yǎng)通道，2為側(cè)壓通道，3為尋址通道，4為刺激通道，5為廢液通道。
【具體實施方式】
[0022]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0023]本實用新型提供的微流控芯片，在芯片加工平面上包括細(xì)胞培養(yǎng)通道1、一對側(cè)壓通道2、尋址通道3、刺激通道4和廢液通道5。
[0024]所述培養(yǎng)通道用于培養(yǎng)貼壁細(xì)胞并觀察細(xì)胞狀態(tài)，其入口端連接側(cè)壓通道2、尋址通道3和刺激通道4 ;所述側(cè)壓通道2，對稱設(shè)置于培養(yǎng)通道兩側(cè)，其出口端與培養(yǎng)通道入口端外側(cè)相連；所述尋址通道3和刺激通道4對稱設(shè)置，其出口端與培養(yǎng)通道入口端內(nèi)側(cè)相連并與廢液通道5相連。
[0025]所述側(cè)壓通道2和細(xì)胞培養(yǎng)通道I夾角在15°至75。之間，優(yōu)選45°。所述廢液通道5為Y字型廢液通道5，夾角在15°至75。之間，優(yōu)選40°。所述尋址通道3和刺激通道4與相應(yīng)廢液通道5夾角在15°至75°之間，優(yōu)選50°。
[0026]工作時，所述微流控芯片處于尋址狀態(tài)，則尋址通道3壓力大于刺激通道4 ;所述微流控芯片處于刺激狀態(tài)，則刺激通道4壓力大于尋址通道3。
[0027]本實用新型提供的細(xì)胞分析裝置，如圖1所示，包括所述微流控芯片、信號采集裝置和電氣比例轉(zhuǎn)換閥，所述微流控芯片側(cè)壓通道2、尋址通道3和刺激通道4的入口端分別與獨立的電氣比例轉(zhuǎn)換閥相連，每個電氣比例轉(zhuǎn)換閥根據(jù)不同電信號，輸出相應(yīng)壓力；所述信號采集裝置，設(shè)置在細(xì)胞培養(yǎng)通道I處，用于采集細(xì)胞信號或?qū)?xì)胞進(jìn)行成像。
[0028]以下為實施例:
[0029]實施例1
[0030]一種微流控芯片，為聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片，其由刻有微通道結(jié)構(gòu)的聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄層與玻璃片鍵合而成，芯片高度為40 um。
[0031]所述PDMS薄層表面加工有微通道結(jié)構(gòu)，如圖2所示，包括細(xì)胞培養(yǎng)通道1、一對側(cè)壓通道2、尋址通道3、刺激通道4和廢液通道5。
[0032]所述培養(yǎng)通道用于培養(yǎng)貼壁細(xì)胞并觀察細(xì)胞狀態(tài)，其入口端連接側(cè)壓通道2、尋址通道3和刺激通道4 ;所述側(cè)壓通道2，對稱設(shè)置于培養(yǎng)通道兩側(cè)，其出口端與培養(yǎng)通道入口端外側(cè)相連；所述尋址通道3和刺激通道4對稱設(shè)置，其出口端與培養(yǎng)通道入口端內(nèi)側(cè)相連并與廢液通道5相連。
[0033]所述側(cè)壓通道2和細(xì)胞培養(yǎng)通道I夾角為15°。所述廢液通道5為Y字型廢液通道5，夾角為15°。所述尋址通道3和刺激通道4與相應(yīng)廢液通道5夾角為15°。
[0034]工作時，所述微流控芯片處于尋址狀態(tài)，則尋址通道3壓力大于刺激通道4 ;所述微流控芯片處于刺激狀態(tài)，則刺激通道4壓力大于尋址通道3。
[0035]本實用新型提供的細(xì)胞分析裝置，包括所述微流控芯片、信號采集裝置和電氣比例轉(zhuǎn)換閥，所述微流控芯片側(cè)壓通道2、尋址通道3和刺激通道4的入口端分別與獨立的電氣比例轉(zhuǎn)換閥相連，每個電氣比例轉(zhuǎn)換閥根據(jù)不同電信號，輸出相應(yīng)壓力；所述信號采集裝置，為CCD相機和光子計數(shù)器，設(shè)置在細(xì)胞培養(yǎng)通道I處，用于對細(xì)胞進(jìn)行成像和探測實時熒光強度。
[0036]實施例2
[0037]一種微流控芯片，為聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片，其由刻有微通道結(jié)構(gòu)的聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄層與玻璃片鍵合而成，芯片高度為40 um。
[0038]所述PDMS薄層表面加工有微通道結(jié)構(gòu)，如圖3所示，包括細(xì)胞培養(yǎng)通道1、一對側(cè)壓通道2、尋址通道3、刺激通道4和廢液通道5。
[0039]所述培養(yǎng)通道用于培養(yǎng)貼壁細(xì)胞并觀察細(xì)胞狀態(tài)，其入口端連接側(cè)壓通道2、尋址通道3和刺激通道4 ;所述側(cè)壓通道2，對稱