专利名称：一种微流控细胞芯片的制作方法
技术领域：
本发明涉及生物芯片技术领域，尤其涉及该领域内的微流控细胞芯片。
技术背景现代微制造技术的发展带动了现代生物发展的一个分支，就是生物芯 片领域。生物芯片主要是指通过微加工4支术和微电子技术在固态芯片上集 成成千上万个密集排列的分子阵列，样品通过所述生物芯片，可以快速准 确地荻取样品中的生物信息，效率是传统检测手段的成百上千倍。微流控细胞芯片是生物芯片的一种，预先将细胞培养在具有微流道的细胞培养单元上，所述微流道上制作有孩史阀，其可以对纳升(1(T9L)或皮 升(l(T12 L )量级的液体进行流量控制。所述微流道尺寸通常在10 ~ 100 urn 之间，其与典型的哺乳类细胞尺寸(10~20拜)处于同一数量级，并且在 微尺度下其传热、传质效率较佳，因此所述微流控细胞芯片具有与生理状 态相似的细胞培养孩t环境。随着技术的发展，目前较多使用的微流控芯片，其上集成有成千上万 个可重复的细胞培养单元，这些细胞培养单元呈阵列式分布，每个细胞培 养单元具有一个细胞微流道和一个药物微流道分别以输送细胞培养溶液和 样品至细胞培养单元内，进而可以进行多样品同时分析。请参阅图1,为现有技术提供的一种微流控细胞芯片的示意图。 该微流控细胞芯片具有若干个细胞培养单元110，所述若干个细胞培养 单元110成阵列分布，所述若干个每个细胞培养单元110具有一个细胞培 养区112,所述细胞培养区112具有一个细胞入口 1Ua、和一个药物入口 112b,所述细胞培养区112还具有一个细胞出口，其与所述细胞入口 112a 对应，细胞培养液由所述细胞出口流至同一列相邻细胞培养单元110的细胞微流道114。所述细胞培养区112还具有一个药物出口，其与所述药物入 口 112b对应，药物溶液由所述药物出口流至同一行相邻细胞培养单元110 的药物微流道116。所述细胞培养单元110还具有一个细胞微流道114和一个药物微流道 116，所述细胞孩炎流道114与所述细胞培养区112的细胞入口 112a相连通 以输送所述细胞培养溶液至细胞培养区112内，所述药物微流道116与所 述细胞培养区的112的药物入口 112b相连通以输送所述药物溶液至所述细 胞培养区112内。所述细胞微流道114具有一个细胞微阀114a以控制其内细胞培养液的 流量，所述药物微流道116具有一个细胞微阀116a以控制其内药物溶液的流量o同一行的相邻两个细胞培养单元110，其中一个细胞培养单元110的药 物微流道116与另一个细胞培养单元110的药物出口 112d相连以获得所述 输送的药物溶液，很明显，同一行输送的药物溶液相同。同一列的相邻两个细胞培养单元110，其中一个细胞培养单元110的细 胞微流道114与另一个细胞培养单元110的细胞出口 112c相连通以获得所 述输送的细胞培养液，4艮明显，同一列培养的细胞种类相同，不同列的细 胞培养单元110可以选择不同的细胞种类。该微流道细胞芯片10的制作方法及工作原理具体请参阅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。图1给出的微流道细胞芯片有四个细胞培养单元110，其按照2x2矩 阵阵列排列，在制作时，关闭所有药物孩支阀116a，打开所有细胞微阀11"， 可以选择两种细胞类型的细胞培养液I和细胞培养液II，分别对应两列的细 胞微流道114输送至每个细胞培养区112内，所述细胞培养区112由若干 微筛118组成，部分细胞会被细胞培养单元110中的微筛118捕获，然后在微筛118上贴壁生长；在使用时，关闭所有细月包孩i:阀114a，打开所有药 物微阀116a，可以选择两种药物类型的药物溶液I和药物溶液II,分别对 应两行的药物微流道116输送至每个细胞培养区112内，药物与微筛118 上的贴壁细胞反应，从而观测其反应变化获得分析结果，四个细胞培养单 元110获得四个分析结果。所述微流道细胞芯片的阵列结构具有高扩展性。实际制作时按照需要 可以设置MxN个细胞培养单元110, M、 N都是大于1的整数，其按照M x N矩阵排列，制作时可以在N列细胞培养单元列中分别培养N种细胞， 在使用时，可以选择M种药物对应M行细胞培养单元行进行细胞分析，那 么可以同时得到M x N个细胞分析的结果。目前的微流控细胞芯片的细胞培养区都是具有若干微筛，'多'是针对贴 壁培养的细胞而设计，这是因为细胞贴壁生长后，不易被流动的液体带走， 便于进行分析研究。但在生物医学研究中也需要研究很多悬浮培养的细胞， 如血细胞、杂交瘤细胞、T细胞等。对于这类悬浮培养的细胞研究，所述微 流道细胞芯片在使用时，药物溶液在细胞培养区112内的输送方向与细胞 培养液在细胞培养区112内的输送方向不同，使得细胞培养区112内的细 胞很容易被药物溶液带至其他细胞培养单元列中污染其他不同种类细胞的 细胞培养单元110。显然目前的微流控细胞芯片不能满足这类悬浮培养的细胞研究。可见，现有^t术还存在缺陷，有待于改进和发展。发明内容本发明的目的在于，提供一种微流道细胞芯片，可以同时适于贴壁培 养的细胞和悬浮培养的细胞。为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下一种微流控细胞芯片，其具有若干个细胞培养单元，其中，每个细胞培养单元具有一个细胞培养区，其具有一个入口和一个出口；一个细胞微流道，其与所述细胞培养区的入口连通以输送细胞溶液至 所述细胞培养区，以及一个药物微流道，其与所述细胞培养区的入口连通以输送药物溶液至 细胞培养区。所述的微流控细胞芯片，其中，所述细胞培养区具有若干微结构，所述若干微结构为柱状微结构、弯曲沟道状微结构、梳状微结构、堰状微结构、微筛及其混合。所述的微流控细胞芯片，其中，所述若干个细胞培养单元成阵列排列。 所述的微流控细胞芯片，其中，所述药物微流道具有一个药物微阀以控制输送药物溶液的流量，所述细胞微流道具有一个细胞微阀以控制输送细胞溶液流量。所述的微流控细胞芯片，其中，同一行的细胞培养单元的细胞类型相 同，同一行相邻两个细胞培养单元为第一细胞培养单元和第二细胞培养单 元组成，所述第一细胞培养单元的药物^:流道与第二细胞培养单元的细胞 培养区出口相连通以获得其药物溶液。所述的微流控细胞芯片，其中，同一列的药物溶液相同，同一列相邻 两个细胞培养单元为第三细胞培养单元和第四细胞培养单元，所述第三细 胞培养单元的细胞微流道与第四细胞培养单元的细胞培养区出口相连通以获得细胞培养液。本发明提供一种微流控细胞芯片，其具有独特的结构设计使得药物溶 液注入的方向同制作时细胞培养液注入的方向相同，被捕获在微细胞培养 环境中的细胞将不会被药物溶液带至其他细胞培养单元内。这种新型的微 流控细胞芯片不但具有高扩展性，而且能够同时适用于贴壁培养和悬浮培 养的细胞。
图l是现有技术中的一种微流道细胞芯片的示意图；图2是本发明实施例提供的一种微流道细胞芯片的示意图；具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。请参阅图2，为本发明实施例提供的一种微流控细胞芯片的示意图。所述微流控细胞芯片为一种贴壁培养细胞和悬浮培养细胞并存的一种微流控细胞芯片。所述微流控细胞芯片具有若干个细胞培养单元210。所述若干个细胞培 养单元210成阵列排列。每个细胞培养单元210具有一个细胞培养区211、一个细胞微流道212、 一个药物微流道213。每个细胞微流道具有一个细胞微阀212a,每个药物 微流道213具有一个药物微阀213a。所述细胞培养区220具有一个入口 220a和一个出口 220b。所述细胞樣i流道212的一端与所述细胞培养区220的入口 220a相连通 以输送细胞培养溶液至所述细胞培养区220内。所述药物微流道213 —端连通至所述细胞#:流道212临近入口 220a的 位置，使得所述药物孩i流道213与细胞培养区220的入口 220a相连通以输 送药物溶液至细胞培养区220内。优选地，所述细胞培养区220具有若干微结构218以培养细胞，所述 微结构218可以是柱状微结构、弯曲沟道状微结构、梳状微结构、堰状微 结构或者微筛等。当然，所述微结构218不限于此，只要能够实现在所述 细胞培养区220内捕获细胞即可。所述细胞培养区220的微制作方法由现有"^支术可以实现，在次不做赘述。所述细胞培养区220对细胞培养液培养细胞的方法为现有技术中的细 胞培养方法，针对细胞研究的需要可以选择悬浮培养的细胞或者贴壁培养 的细胞，细胞培养液的选择由现有技术提供，在此不再做赘述。同一列的相邻两个细胞培养单元210,其中一个细胞培养单元210的细 胞微流道214与另一个细胞培养单元210的细胞培养区212出口 212a相连 通以获得所述输送的细胞培养液，很明显，同一列培养的细胞种类相同。 不同列的细胞培养单元110可以选择不同的细胞种类，还可以是悬浮培养 细胞和贴壁培养细胞的组合。同一行的相邻两个细胞培养单元210，其中一个细胞培养单元210的药 物微流道216与另 一个细胞培养单元210的细胞培养区出口 212b相连以获 得所述输送的药物溶液，很明显，同一行输送的药物溶液相同。可以理解，本发明实施例的微流道细胞芯片，其独特的结构设计使得 药物溶液在细胞培养区220内的输送方向与制作时细胞培养液在细胞培养 区220内的输送方向一致，对于悬浮培养的细胞而言，细胞在所述输送方 向上#1所述若干孩支结构218捕获，从而不会^^皮药物溶液带走，因此，本发 明实施例的微流道细胞芯片不仅可以适用贴壁培养细胞，还可以'适用悬浮 培养的细胞，因此具有很好的发明效果。以上说明书中的具体实施部分,仅是本发明的较佳实施例而已，并非 对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然 而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技 术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容做出些许的更动或修 饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依 捧本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰， 均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1、一种微流控细胞芯片，其具有若干个细胞培养单元，其特征在于，每个细胞培养单元具有一个细胞培养区，其具有一个入口和一个出口；一个细胞微流道，其与所述细胞培养区的入口连通以输送细胞溶液至所述细胞培养区，以及一个药物微流道，其与所述细胞培养区的入口连通以输送药物溶液至细胞培养区。
2、 如权利要求l所述的微流控细胞芯片，其特征在于，所述细胞培养 区具有若干孩吏结构，所述若干微结构为柱状微结构、弯曲沟道状微结构、 梳状微结构、堰状微结构、微筛及其混合。
3、 如权利要求1所述的微流控细胞芯片，其特征在于，所述若干个细 胞培养单元成阵列排列。
4、 如权利要求1所述的微流控细胞芯片，其特征在于，所述药物微流 道具有一个药物^t阀以控制输送药物溶液的流量，所述细胞微流道具有一 个细胞微阀以控制输送细胞溶液流量。
5、 如权利要求3所述的微流控细胞芯片，其特征在于，同一行的细胞 培养单元的细胞类型相同，同一行相邻两个细胞培养单元为第一细胞培养 单元和第二细胞培养单元组成，所述第一细胞培养单元的药物微流道与第 二细胞培养单元的细胞培养区出口相连通以获得其药物溶液。
6、 如权利要求3所述的微流控细胞芯片，其特征在于，同一列的药物 溶液相同，同 一列相邻两个细胞培养单元为第三细胞培养单元和第四细胞 培养单元，所述第三细胞培养单元的细胞微流道与第四细胞培养单元的细胞培养区出口相连通以获得细胞培养液。
全文摘要
本发明提供一种微流控细胞芯片，其具有若干个细胞培养单元，每个细胞培养单元具有一个细胞培养区、一个细胞微流道和一个药物微流道，所述细胞培养区具有一个入口和一个出口，所述细胞微流道与所述细胞培养区的入口相连通以输送细胞培养液至所述细胞培养区，所述药物微流道与所述细胞培养区的入口相连通以输送药物溶液至细胞培养区。本发明提供的微流控细胞芯片，其细胞培养区具有一个入口和一个出口，输送细胞溶液和药物溶液均经过所述入口和出口，使得细胞培养液输送方向和药物溶液输送方向相同，避免药物溶液带走细胞培养区内的细胞。
文档编号C12M3/04GK101270333SQ20081006709
公开日2008年9月24日 申请日期2008年5月5日 优先权日2008年5月5日
发明者王站会 申请人:深圳先进技术研究院