專利名稱：一種微流控細胞芯片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及生物芯片技術領域，尤其涉及該領域內(nèi)的微流控細胞芯片。
技術背景現(xiàn)代微制造技術的發(fā)展帶動了現(xiàn)代生物發(fā)展的一個分支，就是生物芯 片領域。生物芯片主要是指通過微加工4支術和微電子技術在固態(tài)芯片上集 成成千上萬個密集排列的分子陣列，樣品通過所述生物芯片，可以快速準 確地荻取樣品中的生物信息，效率是傳統(tǒng)檢測手段的成百上千倍。微流控細胞芯片是生物芯片的一種，預先將細胞培養(yǎng)在具有微流道的細胞培養(yǎng)單元上，所述微流道上制作有孩史閥，其可以對納升(1(T9L)或皮 升(l(T12 L )量級的液體進行流量控制。所述微流道尺寸通常在10 ~ 100 urn 之間，其與典型的哺乳類細胞尺寸(10~20拜)處于同一數(shù)量級，并且在 微尺度下其傳熱、傳質(zhì)效率較佳，因此所述微流控細胞芯片具有與生理狀 態(tài)相似的細胞培養(yǎng)孩t環(huán)境。隨著技術的發(fā)展，目前較多使用的微流控芯片，其上集成有成千上萬 個可重復的細胞培養(yǎng)單元，這些細胞培養(yǎng)單元呈陣列式分布，每個細胞培 養(yǎng)單元具有一個細胞微流道和一個藥物微流道分別以輸送細胞培養(yǎng)溶液和 樣品至細胞培養(yǎng)單元內(nèi)，進而可以進行多樣品同時分析。請參閱圖1,為現(xiàn)有技術提供的一種微流控細胞芯片的示意圖。 該微流控細胞芯片具有若干個細胞培養(yǎng)單元110，所述若干個細胞培養(yǎng) 單元110成陣列分布，所述若干個每個細胞培養(yǎng)單元110具有一個細胞培 養(yǎng)區(qū)112,所述細胞培養(yǎng)區(qū)112具有一個細胞入口 1Ua、和一個藥物入口 112b,所述細胞培養(yǎng)區(qū)112還具有一個細胞出口，其與所述細胞入口 112a 對應，細胞培養(yǎng)液由所述細胞出口流至同一列相鄰細胞培養(yǎng)單元110的細胞微流道114。所述細胞培養(yǎng)區(qū)112還具有一個藥物出口，其與所述藥物入 口 112b對應，藥物溶液由所述藥物出口流至同一行相鄰細胞培養(yǎng)單元110 的藥物微流道116。所述細胞培養(yǎng)單元110還具有一個細胞微流道114和一個藥物微流道 116，所述細胞孩炎流道114與所述細胞培養(yǎng)區(qū)112的細胞入口 112a相連通 以輸送所述細胞培養(yǎng)溶液至細胞培養(yǎng)區(qū)112內(nèi)，所述藥物微流道116與所 述細胞培養(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 胞培養(yǎng)區(qū)112內(nèi)。所述細胞微流道114具有一個細胞微閥114a以控制其內(nèi)細胞培養(yǎng)液的 流量，所述藥物微流道116具有一個細胞微閥116a以控制其內(nèi)藥物溶液的流量o同一行的相鄰兩個細胞培養(yǎng)單元110，其中一個細胞培養(yǎng)單元110的藥 物微流道116與另一個細胞培養(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。同一列的相鄰兩個細胞培養(yǎng)單元110，其中一個細胞培養(yǎng)單元110的細 胞微流道114與另一個細胞培養(yǎng)單元110的細胞出口 112c相連通以獲得所 述輸送的細胞培養(yǎng)液，4艮明顯，同一列培養(yǎng)的細胞種類相同，不同列的細 胞培養(yǎng)單元110可以選擇不同的細胞種類。該微流道細胞芯片10的制作方法及工作原理具體請參閱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給出的微流道細胞芯片有四個細胞培養(yǎng)單元110，其按照2x2矩 陣陣列排列，在制作時，關閉所有藥物孩支閥116a，打開所有細胞微閥11"， 可以選擇兩種細胞類型的細胞培養(yǎng)液I和細胞培養(yǎng)液II，分別對應兩列的細 胞微流道114輸送至每個細胞培養(yǎng)區(qū)112內(nèi)，所述細胞培養(yǎng)區(qū)112由若干 微篩118組成，部分細胞會被細胞培養(yǎng)單元110中的微篩118捕獲，然后在微篩118上貼壁生長；在使用時，關閉所有細月包孩i:閥114a，打開所有藥 物微閥116a，可以選擇兩種藥物類型的藥物溶液I和藥物溶液II,分別對 應兩行的藥物微流道116輸送至每個細胞培養(yǎng)區(qū)112內(nèi)，藥物與微篩118 上的貼壁細胞反應，從而觀測其反應變化獲得分析結果，四個細胞培養(yǎng)單 元110獲得四個分析結果。所述微流道細胞芯片的陣列結構具有高擴展性。實際制作時按照需要 可以設置MxN個細胞培養(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，制作時可以在N列細胞培養(yǎng)單元列中分別培養(yǎng)N種細胞， 在使用時，可以選擇M種藥物對應M行細胞培養(yǎng)單元行進行細胞分析，那 么可以同時得到M x N個細胞分析的結果。目前的微流控細胞芯片的細胞培養(yǎng)區(qū)都是具有若干微篩，'多'是針對貼 壁培養(yǎng)的細胞而設計，這是因為細胞貼壁生長后，不易被流動的液體帶走， 便于進行分析研究。但在生物醫(yī)學研究中也需要研究很多懸浮培養(yǎng)的細胞， 如血細胞、雜交瘤細胞、T細胞等。對于這類懸浮培養(yǎng)的細胞研究，所述微 流道細胞芯片在使用時，藥物溶液在細胞培養(yǎng)區(qū)112內(nèi)的輸送方向與細胞 培養(yǎng)液在細胞培養(yǎng)區(qū)112內(nèi)的輸送方向不同，使得細胞培養(yǎng)區(qū)112內(nèi)的細 胞很容易被藥物溶液帶至其他細胞培養(yǎng)單元列中污染其他不同種類細胞的 細胞培養(yǎng)單元110。顯然目前的微流控細胞芯片不能滿足這類懸浮培養(yǎng)的細胞研究?？梢?，現(xiàn)有^t術還存在缺陷，有待于改進和發(fā)展。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，提供一種微流道細胞芯片，可以同時適于貼壁培 養(yǎng)的細胞和懸浮培養(yǎng)的細胞。為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案如下一種微流控細胞芯片，其具有若干個細胞培養(yǎng)單元，其中，每個細胞培養(yǎng)單元具有一個細胞培養(yǎng)區(qū)，其具有一個入口和一個出口；一個細胞微流道，其與所述細胞培養(yǎng)區(qū)的入口連通以輸送細胞溶液至 所述細胞培養(yǎng)區(qū)，以及一個藥物微流道，其與所述細胞培養(yǎng)區(qū)的入口連通以輸送藥物溶液至 細胞培養(yǎng)區(qū)。所述的微流控細胞芯片，其中，所述細胞培養(yǎng)區(qū)具有若干微結構，所述若干微結構為柱狀微結構、彎曲溝道狀微結構、梳狀微結構、堰狀微結構、微篩及其混合。所述的微流控細胞芯片，其中，所述若干個細胞培養(yǎng)單元成陣列排列。 所述的微流控細胞芯片，其中，所述藥物微流道具有一個藥物微閥以控制輸送藥物溶液的流量，所述細胞微流道具有一個細胞微閥以控制輸送細胞溶液流量。所述的微流控細胞芯片，其中，同一行的細胞培養(yǎng)單元的細胞類型相 同，同一行相鄰兩個細胞培養(yǎng)單元為第一細胞培養(yǎng)單元和第二細胞培養(yǎng)單 元組成，所述第一細胞培養(yǎng)單元的藥物^:流道與第二細胞培養(yǎng)單元的細胞 培養(yǎng)區(qū)出口相連通以獲得其藥物溶液。所述的微流控細胞芯片，其中，同一列的藥物溶液相同，同一列相鄰 兩個細胞培養(yǎng)單元為第三細胞培養(yǎng)單元和第四細胞培養(yǎng)單元，所述第三細 胞培養(yǎng)單元的細胞微流道與第四細胞培養(yǎng)單元的細胞培養(yǎng)區(qū)出口相連通以獲得細胞培養(yǎng)液。本發(fā)明提供一種微流控細胞芯片，其具有獨特的結構設計使得藥物溶 液注入的方向同制作時細胞培養(yǎng)液注入的方向相同，被捕獲在微細胞培養(yǎng) 環(huán)境中的細胞將不會被藥物溶液帶至其他細胞培養(yǎng)單元內(nèi)。這種新型的微 流控細胞芯片不但具有高擴展性，而且能夠同時適用于貼壁培養(yǎng)和懸浮培 養(yǎng)的細胞。


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