專利名稱：瓊脂糖凝膠微流控裝置的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物芯片制作領(lǐng)域，尤其涉及瓊脂糖凝膠微流控裝置的制備方法。
背景技術(shù)：
瓊脂糖凝膠為多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，其允許大分子物質(zhì)(分子量自十幾萬到幾 百萬以上)自由通過，因此可作為一種較好的擴散介質(zhì)運用到各類生物實驗中；瓊脂糖凝 膠不僅能夠保證濃度梯度在很短的時間內(nèi)擴散平衡，而且具備剛韌協(xié)調(diào)性；另外，瓊脂糖成 膠后透明度高，相對于其它凝膠具有透光性好易于觀察的優(yōu)勢。微流控技術(shù)是近年來生命 科學(xué)的研究熱點，但少有人選用瓊脂糖凝膠為微流控裝置的基質(zhì)材料。Shing-Yi Cheng. A hydrogel-based microfluidic device for the studiesof directed cell migration (J) lab on chip, 2007, 7 763 769 公開了一款瓊脂糖凝膠微流 控裝置，其技術(shù)方案為用光刻法將三條平行的通道印制在瓊脂糖凝膠表面，微通道末端為 儲液池，將印制了通道的凝膠夾持于透明平板之間形成一個“三明治”結(jié)構(gòu)。該裝置通過在 儲液池兩端加入不同濃度的液體產(chǎn)業(yè)濃度梯度來誘導(dǎo)細(xì)胞遷移。但是，該方法制作的裝置 采用非鍵合方式導(dǎo)致其密封性差，時常發(fā)生漏液是導(dǎo)致實驗失敗。另外，該方法制作的裝置 也不能通過微注射泵來調(diào)節(jié)其液體流速。賈月飛等人在《基于微絲的PDMS微流動通道制作技術(shù)》一文中公開了一種以PDMS 為材料的微流控通道制作方法，具體方案為利用一些簡單的模具輔助固定和布置微絲，然 后將PDMS預(yù)聚物澆注于模具中浸沒微絲并固化，固化后抽出微絲形成PDMS微通道或通道 陣列，在與通道垂直的方向上打孔并封裝，形成與通道外部物質(zhì)交換的接口。但是，在通道 垂直方向上打孔的方式并不適用于瓊脂糖凝膠為主要材料的微流控芯片中，因瓊脂糖凝膠 的收縮性差，打孔會導(dǎo)致密封性差而發(fā)生嚴(yán)重的漏液現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種瓊脂糖凝膠微流控裝置的制備方法，該制 作方法操作簡單，解決了進(jìn)液管與凝膠基質(zhì)連接時發(fā)生的漏液問題，及通道與玻片通過非 離子鍵合時發(fā)生的漏液問題，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為瓊脂糖凝膠微流控裝置的制備方法，具體包括以下步驟a排布微絲在口字型有機玻璃框(1)的側(cè)壁鑿導(dǎo)入口(2)和導(dǎo)出口(3)，將進(jìn)液管(4)和出液 管(5)通過所述導(dǎo)入口(2)和導(dǎo)出口(3)伸入所述口字型有機玻璃框(1)內(nèi)，并通過細(xì)絲 (6)將所述進(jìn)液管⑷和出液管(5)之間相連；b澆注固化在所述口字型有機玻璃框(1)的下方墊一載玻片(7)，用夾持物夾持所述口字型 有機玻璃框(1)和載玻片(7)，將加熱至沸騰的瓊脂糖溶液緩慢導(dǎo)入有機玻璃框(1)內(nèi)至完 全覆蓋所述細(xì)絲(6)；
c 抽絲待所述有機玻璃框(1)內(nèi)的瓊脂糖溶液冷卻后得瓊脂糖凝膠(8)，緩慢抽出所述 細(xì)絲(6)，凝膠中形成微通道(9)。進(jìn)一步，所述進(jìn)液管⑷和出液管(5)的直徑為1 3mm ；進(jìn)一步，所述細(xì)絲(6)為lOOiim;進(jìn)一步，所述導(dǎo)入口(2)和導(dǎo)出口(3)的孔徑與所述進(jìn)液管(4)和出液管(5)的 直徑的相同；進(jìn)一步，所述口字型有機玻璃框(1)的內(nèi)徑長為4 6cm，寬為2 3cm，高為4 8mm。本發(fā)明的有益效果在于本方法制作的瓊脂糖凝膠微流控裝置密封性好，液體的回 收率高達(dá)95%，運用該方法制作的瓊脂糖凝膠微流控裝置能產(chǎn)生穩(wěn)定的濃度梯度，用于觀 測細(xì)胞與生化微環(huán)境的相互作用，特別是流動條件下的相互作用；本方法操作簡單，普通實 驗室無需借助昂貴的精密儀器即可實現(xiàn)微流控裝置的制作，為瓊脂糖凝膠充當(dāng)微流控裝置 基質(zhì)材料提供了新思路。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn) 一步的詳細(xì)描述，其中圖1為排布微絲過程中進(jìn)液管⑷和出液管(5)通過所述導(dǎo)入口(2)和導(dǎo)出口 (3)伸入所述口字型有機玻璃框(1)內(nèi)的示意圖；圖2為所述進(jìn)液管⑷和出液管(5)之間通過細(xì)絲(6)相連的示意圖；圖3為抽出所述細(xì)絲(6)后，凝膠⑶中形成微通道(9)的示意圖；圖4為瓊脂糖凝膠微流控裝置與微注射泵連接后的照片；圖5為瓊脂糖凝膠微流控裝置形成時間與熒光強度(濃度)的分析圖；圖6為微通道(9)中接種貼壁細(xì)胞血管內(nèi)皮細(xì)胞后，在20倍顯微鏡下的照片。
具體實施例方式以下將參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。實施例1瓊脂糖凝膠微流控裝置的制備a排布微絲在內(nèi)徑長為4 6cm，寬為2 3cm的口字型有機玻璃框(1)的前后兩側(cè)側(cè)壁分別 鑿2處孔徑為2mm的導(dǎo)入口(2)和2處導(dǎo)出口(3)，將直徑為2mm的進(jìn)液管⑷和出液管 (5)通過上述2處導(dǎo)入口(2)和2處導(dǎo)出口(3)伸入口字型有機玻璃框(1)內(nèi)，詳見圖1 ； 進(jìn)液管⑷和出液管(5)之間通過直徑為1mm的細(xì)絲(6)相連，詳見圖2 ；b澆注固化在口字型有機玻璃框(1)的下方墊載玻片(7)，并使用夾持物固定口字型有機玻 璃框(1)和載玻片(7)，將質(zhì)量濃度為3%的瓊脂糖溶液加熱溶化，緩慢導(dǎo)入口字型有機玻 璃框(1)內(nèi)至完全覆蓋所述細(xì)絲(6)；
c 抽絲待口字型有機玻璃框(1)內(nèi)的瓊脂糖凝膠(8)冷卻凝固后，緩慢抽出細(xì)絲(6)，凝 膠⑶中形成直徑為1mm的微通道(9)，詳見圖3。2液體回收率的檢測將進(jìn)液管(4)的口字型有機玻璃框(1)外游離端同雙道微注射泵連接，出液管(5) 的有口字型機玻璃框(1)外的游離端同標(biāo)示有體積刻度的廢液缸相連。微注射泵的注射器 中裝有蒸餾水，通過計算廢液管中回收液體的體積，來計算流動腔的密封性能，詳見圖4。回 收率計算公式回收率=(回收體積/輸出體積)X100%，三次回收率的結(jié)果分別為92%， 95%和94%，同時通過肉眼觀察未發(fā)生漏液現(xiàn)象，僅少量液體因滯留于進(jìn)液管(4)、出液管 (5)及瓊脂糖凝膠(8)內(nèi)。3濃度梯度的檢測將進(jìn)液管(4)的口字型有機玻璃框(1)外的游離端同雙道微注射泵連接，雙道注 射泵的其中一支注射器中裝有蒸餾水，另一支注射器中裝有按標(biāo)準(zhǔn)方法配制的熒光素溶 液。微注射泵的流速設(shè)定為200 iU/min，將熒光素溶液和蒸餾水接觸瓊脂糖凝膠起設(shè)定為 時間t = 0。采用倒置熒光顯微鏡(Olympus 1X51)拍攝通道中的熒光強度圖像，實驗前十 分鐘內(nèi)每十分鐘拍照一次，一小時后，每5分鐘拍照一次。將拍攝的照片用Photoshop進(jìn)行 進(jìn)行灰度處理，用灰度值代表熒光強度并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計。在較短的時間內(nèi)，位于微通道(9) 之間的瓊脂糖凝膠(8)各處熒光強度達(dá)到平衡穩(wěn)定狀態(tài)，形成穩(wěn)定的濃度梯度，詳見圖5。4細(xì)胞在微通道中的培養(yǎng)按常規(guī)方法在微通道(9)中培養(yǎng)貼壁細(xì)胞血管內(nèi)皮細(xì)胞，詳見圖6。本方法主要解決的是瓊脂糖凝膠為基質(zhì)材料的微流控裝置的漏液問題，僅通過 實施例中最簡單的兩通道構(gòu)型來說明該方法的基本操作步驟，運用本方法簡單變換排布 微絲，也可以制備如十字交叉通道構(gòu)型的瓊脂糖凝膠裝置，詳見文獻(xiàn)Mohan K. S. Verma. Embedded Template-Assisted Fabrication of Comp1exMicrochanne1s in PDMS and Design of a Microfluidic Adhesive. Langmuir2006，22，10291-10295，或微橋構(gòu)型的瓊脂 糖凝膠裝置，詳見文獻(xiàn) Amir. Shamloo, Endothelial cell polarization and chemotaxis in a micro □ uidicdevice, (J) lab on chip 2008,8 -.1292 1299。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過參 照本發(fā)明的優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可 以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明 的精神和范圍。
權(quán)利要求
瓊脂糖凝膠微流控裝置的制備方法，其特征在于具體包括以下步驟a排布微絲在口字型有機玻璃框(1)的側(cè)壁鑿導(dǎo)入口(2)和導(dǎo)出口(3)，將進(jìn)液管(4)和出液管(5)通過所述導(dǎo)入口(2)和導(dǎo)出口(3)伸入所述口字型有機玻璃框(1)內(nèi)，并通過細(xì)絲(6)將所述進(jìn)液管(4)和出液管(5)之間相連；b澆注固化在所述口字型有機玻璃框(1)的下方墊一載玻片(7)，用夾持物夾持所述口字型有機玻璃框(1)和載玻片(7)，將加熱至沸騰的瓊脂糖溶液緩慢導(dǎo)入有機玻璃框(1)內(nèi)至完全覆蓋所述細(xì)絲(6)；c抽絲待所述有機玻璃框(1)內(nèi)的瓊脂糖溶液冷卻后得瓊脂糖凝膠(8)，緩慢抽出所述細(xì)絲(6)，凝膠中形成微通道(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓊脂糖凝膠微流控裝置的制備方法，其特征在于所述進(jìn)液 管⑷和出液管(5)的直徑為1 3mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓊脂糖凝膠微流控裝置的制備方法，其特征在于所述細(xì)絲 (6)為 100 ym。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓊脂糖凝膠微流控裝置的制備方法，其特征在于所述導(dǎo)入 口⑵和導(dǎo)出口(3)的孔徑與所述進(jìn)液管⑷和出液管(5)的直徑的相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓊脂糖凝膠微流控裝置的制備方法，其特征在于所述口字 型有機玻璃框(1)的內(nèi)徑長為4 6cm，寬為2 3cm，高為4 8mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及生物芯片制作領(lǐng)域，尤其涉及瓊脂糖凝膠微流控裝置的制備方法，具體通過排布微絲、澆注固化及抽絲三步驟制得瓊脂糖凝膠微流控裝置，本方法制作的瓊脂糖凝膠微流控裝置密封性好，液體的回收率高達(dá)95％；本方法制作的瓊脂糖凝膠微流控裝置能產(chǎn)生穩(wěn)定的濃度梯度，用于觀測細(xì)胞與生化微環(huán)境的相互作用，特別是流動條件下的相互作用；本方法操作簡單，普通實驗室無需借助昂貴的精密儀器即可實現(xiàn)微流控裝置的制作。
文檔編號B01L3/00GK101856629SQ20101016404
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月6日
發(fā)明者蔡紹皙, 鄒米莎, 黎昌莉 申請人:重慶大學(xué)