本實(shí)用新型涉及生物醫(yī)學(xué)技術(shù)，具體是利用激光的光阱力側(cè)向推動(dòng)細(xì)胞來(lái)改變細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)軌跡的微流控芯片。

背景技術(shù)：

早在20世紀(jì)初期，生物學(xué)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的科研人員已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)等工作。為了能更直觀地觀察細(xì)胞在生物體內(nèi)的活動(dòng)情況，人們開(kāi)始在更開(kāi)放的環(huán)境下模擬體內(nèi)細(xì)胞所需的生活環(huán)境。微流控芯片的出現(xiàn)與發(fā)展促進(jìn)了體外仿真的研究進(jìn)程，由于微流控芯片具有高精度、高通量以及可塑造性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以根據(jù)情況用不同工藝和材料制造出應(yīng)用于不同領(lǐng)域的微流控芯片。

近年來(lái)，由于人們對(duì)循環(huán)腫瘤細(xì)胞的關(guān)注，對(duì)循環(huán)腫瘤細(xì)胞的分選的需求也在日益增加，在科研與臨床應(yīng)用中需要高通量和高分選率。雖然現(xiàn)有的幾種方法分離效率高，但從制作工藝上來(lái)看比較復(fù)雜，或是需要對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理，從而或多或少污染了樣品。

近年來(lái)國(guó)內(nèi)通過(guò)光壓、光學(xué)鑷子等手段來(lái)微觀操作細(xì)胞成為研究熱點(diǎn)。李銀妹等人和張文靜等人實(shí)現(xiàn)了用光學(xué)鑷子捕獲、操縱和分離細(xì)胞，并研究了不同液體中黏滯系數(shù)對(duì)其的影響；趙恩銘和劉志海已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)聚苯乙烯顆粒和酵母細(xì)胞的捕獲和彈射等作用，并探究了光阱力對(duì)不同尺寸微粒的力學(xué)作用。但利用精密微移平臺(tái)通過(guò)光鑷在垂直于芯片方向移動(dòng)細(xì)胞效率不高，不適用于高通量的細(xì)胞篩選；用大功率激光捕獲與彈射需要大功率激光器，還可能影響細(xì)胞活性。還未實(shí)現(xiàn)在微流控芯片中利用微小的側(cè)向光阱力來(lái)改變細(xì)胞軌跡。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本實(shí)用新型擬解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種可以使目標(biāo)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生偏轉(zhuǎn)的微流控芯片，引入嵌入光纖可以降低對(duì)激光功率的要求，而且實(shí)際操作中簡(jiǎn)化操作步驟(不用現(xiàn)場(chǎng)建立光路)，相對(duì)于之前發(fā)表在《微納電子技術(shù)》上論文中所述芯片結(jié)構(gòu)，此次使用兼容性更好的多模光纖，并且根據(jù)仿真與實(shí)際情況對(duì)通道進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，加入了光纖嵌入位置，便于操作。該芯片具有通量高，無(wú)標(biāo)記，適于實(shí)際應(yīng)用等特點(diǎn)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，

一種針對(duì)細(xì)胞的激光導(dǎo)向微流控芯片，該芯片包括十字通道、上部廢液通道、1號(hào)細(xì)胞收集通道、2號(hào)細(xì)胞收集通道、下部廢液通道、上廢液池、1號(hào)細(xì)胞收集器、2號(hào)細(xì)胞收集器、下廢液池和光纖；

所述的十字通道的上通道和下通道連接，作為緩沖液通道；十字通道的前通道為細(xì)胞液通道，十字通道的后通道作為主通道，主通道的末端分離形成四個(gè)射線狀連接的分支通道，其中，四個(gè)分支通道由上到下依次為上部廢液通道、1號(hào)細(xì)胞收集通道、2號(hào)細(xì)胞收集通道、下部廢液通道，每個(gè)通道之間夾角為30°，其中，2號(hào)細(xì)胞收集通道處于主通道的水平延長(zhǎng)段；光纖垂直嵌入主通道末端之前的80um處下部；

上部廢液通道的末端為上廢液池、1號(hào)細(xì)胞收集通道的末端為1號(hào)細(xì)胞收集器、2號(hào)細(xì)胞收集通道的末端為2號(hào)細(xì)胞收集器、下部廢液通道的末端為下廢液池；

所述的十字通道、上部廢液通道、1號(hào)細(xì)胞收集通道、2號(hào)細(xì)胞收集通道、下部廢液通道材質(zhì)均為聚二甲基硅氧烷。

所述的十字通道、上部廢液通道、1號(hào)細(xì)胞收集通道、2號(hào)細(xì)胞收集通道、下部廢液通道的內(nèi)部通道寬度相等，通道厚度相等。

所述的十字通道、上部廢液通道、1號(hào)細(xì)胞收集通道、2號(hào)細(xì)胞收集通道、下部廢液通道的內(nèi)部通道寬度均為100μm，通道厚度均為100μm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的微流控芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，功能明確，便于加工，工作效率或篩選效率可達(dá)幾個(gè)-幾十個(gè)/秒，大幅提高，而且不需要采用任何試劑標(biāo)注目標(biāo)細(xì)胞，真正實(shí)現(xiàn)了無(wú)標(biāo)記、高通量的細(xì)胞篩選現(xiàn)代醫(yī)學(xué)要求。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型芯片結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步描述本實(shí)用新型。

本實(shí)驗(yàn)所需微流控芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為圖1所示，其中包括了最常用的十字型通道作為鞘流結(jié)構(gòu)，并且創(chuàng)新了獨(dú)特的多分支通道結(jié)構(gòu)，便于細(xì)胞的篩選和分類。該芯片包括：緩沖液通道(1)、細(xì)胞液通道(2)、十字通道(3)、主通道(4)、上部廢液通道(5)、1號(hào)細(xì)胞收集通道(6)、2號(hào)細(xì)胞收集通道(7)、下部廢液通道(8)、上廢液池(9)、1號(hào)細(xì)胞收集器(10)、2號(hào)細(xì)胞收集器(11)、下廢液池(12)和光纖(14)；其十字通道(3)(包括主通道(4))上部廢液通道(5)、1號(hào)細(xì)胞收集通道(6)、2號(hào)細(xì)胞收集通道(7)、下部廢液通道(8)的設(shè)計(jì)寬度相等，制作時(shí)通道厚度也相等；

所述的十字通道(3)的上通道和下通道連接，作為緩沖液通道；十字通道(3)的前通道(2)為細(xì)胞液通道，十字通道的后通道(4)作為主通道，主通道的末端分離形成四個(gè)射線狀連接的分支通道，共屬同一節(jié)點(diǎn)，其中，四個(gè)分支通道由上到下依次為上部廢液通道(5)、1號(hào)細(xì)胞收集通道(6)、2號(hào)細(xì)胞收集通道(7)、下部廢液通道(8)，每個(gè)通道之間夾角為30°，其中，2號(hào)細(xì)胞收集通道(7)處于主通道(4)的水平延長(zhǎng)段；光纖垂直嵌入主通道末端之前的80um處；

上部廢液通道(5)的末端為上廢液池(9)、1號(hào)細(xì)胞收集通道(6)的末端為1號(hào)細(xì)胞收集器(10)、2號(hào)細(xì)胞收集通道(7)的末端為2號(hào)細(xì)胞收集器(11)、下部廢液通道(8)的末端為下廢液池(12)。

實(shí)施例1

本實(shí)用新型中，所述的十字通道(3)的上通道和下通道連接(呈方形)，作為緩沖液通道；十字通道(3)的前通道(2)為細(xì)胞液通道，十字通道的后通道(4)作為主通道(主通道長(zhǎng)24mm)，主通道的末端分離形成四個(gè)射線狀連接的分支通道，即1號(hào)細(xì)胞收集通道(6)、2號(hào)細(xì)胞收集通道(7)、上部廢液通道(5)和下部廢液通道(8)左端共同接入主通道(4)的尾端，其中2號(hào)細(xì)胞收集通道(7)處于主通道(4)的水平延長(zhǎng)段，并且1號(hào)細(xì)胞收集通道(6)、2號(hào)細(xì)胞收集通道(7)、上部廢液通道(5)和下部廢液通道(8)的直徑與主通道(4)直徑相等，均為100μm，通道厚度也均為100μm，每個(gè)通道之間夾角為30°，以上四個(gè)通路的尾端分別對(duì)應(yīng)1號(hào)細(xì)胞收集器(10)、2號(hào)細(xì)胞收集器(11)、上廢液池(9)和下廢液池(12)。為了能在微流控芯片中嵌入光纖，本實(shí)驗(yàn)采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作為芯片的主要制作材料，即十字通道(3)、上部廢液通道(5)、1號(hào)細(xì)胞收集通道(6)、2號(hào)細(xì)胞收集通道(7)、下部廢液通道(8)材質(zhì)均為聚二甲基硅氧烷。在模板上對(duì)應(yīng)位置(13)預(yù)留光纖(14)大小(光纖直徑125um)的通道(光纖垂直嵌入主通道末端之前的80um處)，使其端面垂直對(duì)準(zhǔn)分岔路前端通道處。然后插入光纖后用PDMS注入光纖與通道之間的縫隙中，并用硅膠加固光纖與微流控芯片接口處使光纖與芯片形成整體。本實(shí)用新型芯片的工作原理及過(guò)程是：十字通道(3)更容易使從緩沖液通道(1)和細(xì)胞液通道(2)注入的緩沖液和被緩沖液包裹著的細(xì)胞液匯聚形成鞘流，并且通過(guò)控制進(jìn)樣器的流速來(lái)控制緩沖液通道(1)的流速和壓力，保證細(xì)胞可以在主通道(4)里形成單細(xì)胞流，并且沿著流線的方向進(jìn)入光纖嵌入位置(13)受到通過(guò)光纖的激光的照射，由于不同細(xì)胞不同的細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)，所以對(duì)于不同波長(zhǎng)、功率的激光照射下所受到的力也不同，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同種類、大小的細(xì)胞進(jìn)行篩選，通過(guò)調(diào)節(jié)功率使得軸向光阱力可以產(chǎn)生0-40μm的橫向偏移量，足以將細(xì)胞分離到不同的通道中。經(jīng)過(guò)細(xì)胞篩選的細(xì)胞進(jìn)入最終的細(xì)胞1號(hào)收集通道(6)和2號(hào)細(xì)胞收集通道(7)，完成具有高通量、無(wú)標(biāo)記的細(xì)胞篩選過(guò)程。

本實(shí)用新型未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。