本實用新型涉及一種新型藥物篩選的生物微分析芯片，從使用上講，是一種運用在活細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)中的，一種新型帶有氣室的藥物篩選生物芯片。

背景技術(shù)：

高通量藥物篩選是指以分子水平和細(xì)胞水平的實驗方法為基礎(chǔ)，以微板形式作為實驗工具載體，以自動化操作系統(tǒng)執(zhí)行試驗過程，以靈敏快速的檢測儀器采集實驗結(jié)果數(shù)據(jù)，以計算機對實驗數(shù)據(jù)進行分析處理，同一時間對數(shù)以千萬樣品檢測，并以相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫支持整體系運轉(zhuǎn)的技術(shù)體系。高通量藥物篩選體系在創(chuàng)新藥物篩選中是新藥開發(fā)研究的一個重要領(lǐng)域，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于候選化合物生物活性的篩選。高通量藥物篩選模型不僅可以用于發(fā)現(xiàn)新藥，也可用于藥物研究。但是傳統(tǒng)藥物篩選芯片不能實時觀測藥物作用下的細(xì)胞形態(tài)變化。解決此問題，需將藥物的添加、實驗細(xì)胞的培養(yǎng)、藥物效果的檢測等多個步驟集成到一塊芯片，實現(xiàn)藥物篩選的自動化分析，減少即時觀測的實驗時間和誤差。

為此，本實用新型一種帶有氣室的藥物篩選的生物微分析芯片，以解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是利用氣室設(shè)計一種活細(xì)胞培養(yǎng)的藥物篩選的生物微分析芯片，將藥物的給樣、細(xì)胞培養(yǎng)、藥物效果檢測等多個實驗功能集成到一塊芯片上。

本實驗的技術(shù)方案為：提供一種帶有氣室的藥物篩選生物芯片。由兩組進樣口、兩個培養(yǎng)區(qū)、一個共用氣室、一個廢液池和彎曲連接通道組成。其特點是：在芯片的上片加工有從氣體入口開始的，連通氣室通道、氣室、到氣體出口結(jié)束的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)呈一條連接直線排布；對應(yīng)上片這條連接直線的兩側(cè)，在下片對稱加工有兩組“V”型進樣通道、兩個培養(yǎng)區(qū)，對應(yīng)上片這條連接直線上，在下片加工有廢液池、排出通道、出口。沿一條連接直線排布，以及沿這條直線對稱排布，可以很好地集約化利用芯片的空間，并且可以用實用新型的一種帶有氣室的藥物篩選生物芯片作為功能單元，連接組成不同形狀的、擴充實驗數(shù)目或功能的生物芯片。在芯片體的下片上加工有兩組進樣口，每組進樣口具有包括細(xì)胞及其培養(yǎng)液進口、或者藥物進口的“V”型進樣口一和“V”型進樣口二，進樣口與連接直通道相連。當(dāng)藥物注入后，藥物與細(xì)胞樣品在“V”型通道處充分混合并作用于細(xì)胞。兩個培養(yǎng)區(qū)同時與氣室相連，氣室通過氣室與培養(yǎng)區(qū)連接的通氣道輸送細(xì)胞培養(yǎng)所需氣體并保證供給量相同。兩個培養(yǎng)區(qū)內(nèi)部各有一個“U”型結(jié)構(gòu)，當(dāng)培養(yǎng)液和藥物到達(dá)時，“U”型結(jié)構(gòu)可以將細(xì)胞攔截，保證細(xì)胞在固定的區(qū)域生長，而培養(yǎng)液和藥物等液體可以自由流通。

上述技術(shù)方案中，所述培養(yǎng)區(qū)，兩個培養(yǎng)區(qū)尺寸一致，均為深1mm-2mm、直徑2mm-5mm的圓桶形。這樣設(shè)計保證細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)域的大小一致。氣室俯視為菱形，高度0.5mm，邊長≥2mm。這樣設(shè)計便于各個連接管的連接剛好在菱形的四個角上，避免氣室因有邊角，產(chǎn)生氣體渦流，不利于廢氣的排除。廢液池為長方體形，深為1mm-2mm、短邊長≥5mm。設(shè)計保證了廢液池至少能夠容納兩個培養(yǎng)區(qū)的一次產(chǎn)生的廢液。上述技術(shù)方案中，所述芯片的上片、下片、和芯片基底均為透明材料。廢液池俯視呈長方體形，與廢液的排出通道和氣體出口相連，它是將兩個培養(yǎng)區(qū)內(nèi)細(xì)胞的代謝產(chǎn)物或者是多余的注射物質(zhì)暫時儲存的空間，保證細(xì)胞的正常培養(yǎng)環(huán)境。

上述技術(shù)方案中，所述培養(yǎng)區(qū)，在兩個培養(yǎng)區(qū)與廢液池相連的弧形通道二一側(cè)，與圓柱形培養(yǎng)區(qū)內(nèi)壁相距5μm處，各加工有一個“U”型結(jié)構(gòu)，“U”型結(jié)構(gòu)是寬為30μm -60μm，等高于培養(yǎng)區(qū)的半圓弧形墻；所述弧形通道一和弧形通道二均為1/4圓弧形，并兩兩成對，對稱分布在上片連接直線的兩側(cè)。培養(yǎng)區(qū)內(nèi)部的“U”型結(jié)構(gòu)的功能，使細(xì)胞在固定的區(qū)域生長，便于實時觀測在不同藥物（或不同濃度的藥物）作用下細(xì)胞形態(tài)的變化情況。

上述技術(shù)方案中，所述渦輪結(jié)構(gòu)為兩個半圓錯位相對形成“S”形通道；渦輪結(jié)構(gòu)位于2條“V”型通道匯流相交為1條通道的“V”字的底尖處，兩個半圓間隔距離為“V”型通道寬度的1/2，利于液體的混合?！癡”型通道內(nèi)嵌有混合通道內(nèi)液體的渦輪結(jié)構(gòu)，當(dāng)藥物注入后與細(xì)胞樣品在“V”型通道處充分混合，保證藥物與細(xì)胞充分接觸并發(fā)生作用；或者同時加入兩種藥物，在“V”型通道處充分混合，保證藥物混合均勻。

上述技術(shù)方案中，所述下片加工的通道，全部高為800μm-1000μm，寬為300μm-600μm。通道尺寸是根據(jù)實驗所需細(xì)胞大小和數(shù)量確定的，目的保持實驗的同一性，也有利于不同細(xì)胞實驗的要求。

上述技術(shù)方案中，所述生物芯片分為3層，最上一層是上片，為進樣裝置及氣體通道，包括、氣體入口、氣室通道、通氣道、氣室、氣體出口，和貫通上片和中片的“V”型進樣口一、“V”型進樣口二、出口；中間一層是下片，主要為液體流通管道，包括“V”型通道、渦輪結(jié)構(gòu)、直通道、弧形通道一、培養(yǎng)區(qū)、弧形通道二、廢液池、 “U”型結(jié)構(gòu)；底層為芯片基底。本實用新型利用生物芯片，具有良好的細(xì)胞培養(yǎng)的基礎(chǔ)，通過結(jié)構(gòu)的改進，將微流控技術(shù)與細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)相結(jié)合將其應(yīng)用于藥物篩選領(lǐng)域。在一種芯片上提供了相同的細(xì)胞生長環(huán)境，在其他變量都不改變的條件下，單一改變給藥物種類或給藥量，通過觀察在藥物作用下的細(xì)胞形態(tài)變化，達(dá)到藥物篩選的目的。

本實用新型的效果特點：本實用新型芯片將藥物的添加、實驗細(xì)胞培養(yǎng)、藥物效果檢測等多個步驟集成到一塊芯片體上，可在有限的面積內(nèi)檢測多個指標(biāo)，達(dá)到即時、有效、微量檢測。能夠在檢測的時間段內(nèi)進行實時監(jiān)測，控制營養(yǎng)物質(zhì)的輸入速率，保證檢測的可靠性，使得結(jié)果更能反應(yīng)真實的細(xì)胞生長環(huán)境，達(dá)到最終藥物篩選目的。

附圖說明

圖1為本實用新型的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型的俯視結(jié)構(gòu)示意圖A-A剖視圖。

圖3為局部“V”型連接通道中的混合渦輪結(jié)構(gòu)放大圖。

其中：1.“V”型進樣口一；2.“V”型通道；3.氣體入口；4.氣室通道；5.渦輪結(jié)構(gòu)；6.弧形通道一；7.培養(yǎng)區(qū)；8.通氣道；9.氣室；10.廢液池；11.排出通道；12.出口；13.芯片基底；14.氣體出口；15.弧形通道二；16.“U”型結(jié)構(gòu)；17.“V”型進樣口二；18.直通道；

19.上片；20.下片。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖1-3和實施例進一步對本實用新型加以說明。

具體實施例一

參照圖1至圖3的芯片形狀結(jié)構(gòu)，芯片下片20的流體的通道高為800μm，寬為300μm。每個培養(yǎng)區(qū)7直徑5mm，中間有一個寬為60μm半圓弧形墻的“U”型結(jié)構(gòu)16，其與圓柱形培養(yǎng)區(qū)7內(nèi)壁相距5μm處。

操作步驟如下：先用注射泵在氣體入口3通入高純惰性氣體，氣體經(jīng)氣室通道4到達(dá)氣室9，再經(jīng)氣體出口14排出雜質(zhì)氣體。再用注射泵在芯片的兩個“V”型進樣口一1和“V”型進樣口二17通入三級去離子水，去離子水通過渦輪結(jié)構(gòu)5、弧形通道一6進入培養(yǎng)區(qū)7，繞過“U”型結(jié)構(gòu)16、通過弧形通道二15進入廢液池10，繼續(xù)流入排出通道11，在出口12用泵吸出。連續(xù)通入三級去離子水2h以排除芯片內(nèi)殘余的物質(zhì)。然后，依據(jù)藥物篩選的藥物和藥物對象的病理腫瘤細(xì)胞，通過注射泵，將篩選藥物或目標(biāo)細(xì)胞從“V”型進樣口一1或“V”型進樣口二17導(dǎo)入芯片的各個細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)7，進行等量目標(biāo)細(xì)胞的培養(yǎng)、藥物刺激、和細(xì)胞心態(tài)與細(xì)胞生殖的觀測。最后注入去離子水清洗。

具體實施例二

參照圖1-圖3的芯片形狀結(jié)構(gòu)，芯片下片20的流體的通道高為1000μm，寬為600μm。每個培養(yǎng)區(qū)7直徑2mm，中間有一個寬為30μm半圓弧形墻的“U”型結(jié)構(gòu)16，其與圓柱形培養(yǎng)區(qū)7內(nèi)壁相距5μm處。

操作同具體實施例一。