底槽21分別與I號(hào)富集腔19和I號(hào)分離廢液出口 24連通，2號(hào)富集腔微閥底槽22分別與2號(hào)富集腔20和2號(hào)分離廢液出口 25連通。
[0019]下層芯片I上鋪有分離叉指電極27、1號(hào)富集叉指電極區(qū)28、2號(hào)富集叉指電極區(qū)29和拋物線式電極區(qū)30，其中:拋物線式電極區(qū)30與細(xì)胞培養(yǎng)室底槽15的位置相對(duì)應(yīng)，分離叉指微電極區(qū)27與細(xì)胞分離流道18的位置相對(duì)應(yīng)，I號(hào)富集叉指微電極區(qū)28與I號(hào)富集腔19的位置相對(duì)應(yīng)，2號(hào)富集叉指微電極區(qū)29與2號(hào)富集腔20的位置相對(duì)應(yīng)，分離叉指微電極區(qū)27、1號(hào)富集叉指電極區(qū)28、2號(hào)富集叉指電極區(qū)29和拋物線式電極區(qū)30均連接有金屬焊點(diǎn)26。
[0020]上層柔性薄膜的作用主要是封閉細(xì)胞分離流道18、1號(hào)富集腔19和2號(hào)富集腔
20 ο
[0021]采用氧等離子體輝光放電技術(shù)對(duì)三層結(jié)構(gòu)進(jìn)行表面處理，并按照上述對(duì)接位置緊密鍵合在一起。
[0022]最后將培養(yǎng)廢液微閥4與培養(yǎng)廢液微閥通孔9對(duì)接，I號(hào)富集腔微閥7與I號(hào)富集腔微閥通孔12對(duì)接，2號(hào)富集腔微閥8與2號(hào)富集腔微閥通孔13對(duì)接，培養(yǎng)液導(dǎo)管6與培養(yǎng)液導(dǎo)管通孔11對(duì)接，緩沖液導(dǎo)管5與緩沖液導(dǎo)管10對(duì)接，完成整個(gè)芯片的組裝。
[0023]上述帶自抗菌功能細(xì)胞培養(yǎng)微流控芯片的制作方法，包括如下步驟:
一、用超精密銑削工藝在有機(jī)玻璃上加工制得上層芯片腔體與內(nèi)部液體流道相一致的陽模，應(yīng)用二次模板復(fù)制加工工藝(參見ZL200510127395.2)，制備以聚二甲基硅氧烷(PDMS)為基底的芯片微結(jié)構(gòu)。將PDMS預(yù)聚體與固化劑以10:1的比例混合，再加入納米銀顆粒，其加入量為PDMS的l~5wt.%，充分混合。真空排氣至混合物無氣泡，澆鑄在陽模上，在50~90°C真空干燥箱中靜置1~2小時(shí)，固化后脫模，制得所述上層芯片主結(jié)構(gòu)。
[0024]二、采用氧等離子體輝光放電技術(shù)對(duì)三層結(jié)構(gòu)進(jìn)行表面處理，并按照上訴對(duì)接位置緊密鍵合在一起。
[0025]三、壓焊，在相應(yīng)位置組裝微流體控制器件，如微閥。
[0026]短期培養(yǎng)細(xì)胞:
培養(yǎng)細(xì)胞前，先將整個(gè)芯片進(jìn)行高溫滅菌消毒。
[0027]培養(yǎng)過程中，關(guān)閉培養(yǎng)廢液微閥4、I號(hào)富集腔微閥7和2號(hào)富集腔微閥8，由培養(yǎng)液導(dǎo)管6向細(xì)胞培養(yǎng)室14內(nèi)輸入培養(yǎng)液，在細(xì)胞培養(yǎng)室14內(nèi)培養(yǎng)細(xì)胞。換液時(shí)，由培養(yǎng)液導(dǎo)管6輸入新的培養(yǎng)液，同時(shí)適當(dāng)打開培養(yǎng)廢液微閥4，控制流量，保持細(xì)胞培養(yǎng)室14內(nèi)的液面高度。
[0028]同時(shí)，可對(duì)下層芯片I上的拋物線式電極區(qū)30加以適當(dāng)頻率和電壓大小的交流電，利用介電力控制細(xì)胞的生長范圍，方便對(duì)細(xì)胞生長狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察。
[0029]培養(yǎng)過程中，I號(hào)富集腔微閥7和2號(hào)富集腔微閥8始終處在關(guān)閉狀態(tài)。
[0030]利用本發(fā)明提供的芯片培養(yǎng)腎癌細(xì)胞的細(xì)胞實(shí)物圖如圖3所示。
[0031]分離混合細(xì)胞:
分離前，關(guān)閉培養(yǎng)廢液微閥4，打開I號(hào)富集腔微閥7和2號(hào)富集腔微閥8，同時(shí)由緩沖液導(dǎo)管5向芯片內(nèi)注入相應(yīng)的緩沖液。保持細(xì)胞培養(yǎng)室14內(nèi)一定的液面高度。
[0032]然后將細(xì)胞混合液滴入細(xì)胞培養(yǎng)室14內(nèi)，使得混合細(xì)胞在緩沖液的帶動(dòng)下經(jīng)過細(xì)胞分離流道18。
[0033]在分離過程中，下層芯片I上的分離叉指電極27始終加以適當(dāng)頻率和電壓大小的交流電，將頻率控制在某一特定范圍，使其對(duì)不同細(xì)胞產(chǎn)生不同方向的介電力，使得細(xì)胞在經(jīng)過銑刨分離通道18后，分別流入不同的支流，進(jìn)入不同的細(xì)胞富集腔。
[0034]下層芯片的I號(hào)富集叉指電極區(qū)28和2號(hào)富集叉指電極區(qū)29，同樣加以適當(dāng)?shù)慕涣麟?，使得其電?chǎng)對(duì)細(xì)胞的介電力足夠大，將分離后的細(xì)胞束縛在I號(hào)富集叉指電極區(qū)28和2號(hào)富集叉指電極區(qū)29上方富集，使得其停留在I號(hào)富集腔19和2號(hào)富集腔20內(nèi)，不隨廢液流出。方便制作高純度生物樣品或達(dá)到一定的檢測(cè)值。
[0035]檢測(cè)特定細(xì)胞:
在芯片鍵合之前，在I號(hào)富集叉指電極區(qū)28和2號(hào)富集叉指電極區(qū)29的電極表面上做相應(yīng)的修飾，使其表面帶有相應(yīng)的抗體。
[0036]具體操作過程與分離細(xì)胞時(shí)大致相同，實(shí)驗(yàn)過程中時(shí)刻關(guān)注I號(hào)富集腔19和2號(hào)富集腔20內(nèi)是否有相關(guān)的現(xiàn)象。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶自抗菌功能細(xì)胞培養(yǎng)微流控芯片，其特征在于所述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； 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。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶自抗菌功能細(xì)胞培養(yǎng)微流控芯片，其特征在于所述細(xì)胞培養(yǎng)室直徑為0.4—5cm ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶自抗菌功能細(xì)胞培養(yǎng)微流控芯片，其特征在于所述細(xì)胞分離流道寬度為0.05~lmmo
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶自抗菌功能細(xì)胞培養(yǎng)微流控芯片，其特征在于所述富集腔寬 2~5_、長 3~8_。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶自抗菌功能細(xì)胞培養(yǎng)微流控芯片，其特征在于所述微閥內(nèi)徑為 0.1~1_。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶自抗菌功能細(xì)胞培養(yǎng)微流控芯片，其特征在于所述芯片外部尺寸長 50~100_，寬 50~100_。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶自抗菌功能細(xì)胞培養(yǎng)微流控芯片，其特征在于所述柔性聚合物表層薄膜、上層芯片和下層芯片使用PDMS、環(huán)氧樹脂或硅膠作為基底，基底中混有納米銀粉。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶自抗菌功能細(xì)胞培養(yǎng)微流控芯片，其特征在于所述納米銀粉的加入量為基底的l~5wt.%。
【專利摘要】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，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；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；所述導(dǎo)管由培養(yǎng)液導(dǎo)管和緩沖液導(dǎo)管構(gòu)成；所述微閥由培養(yǎng)廢液微閥和富集腔微閥構(gòu)成。本發(fā)明具有小型化、高效率、低成本、可重復(fù)使用、自抗菌功能等優(yōu)點(diǎn)，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有很大使用前景。
【IPC分類】G01N33-569, C12M3-00, C12M1-42
【公開號(hào)】CN104560711
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510040016
【發(fā)明人】田麗, 王蔚, 戴桐, 毛志強(qiáng), 高貞
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月27日