专利名称：琼脂糖凝胶微流控装置的制备方法
技术领域：
本发明涉及生物芯片制作领域，尤其涉及琼脂糖凝胶微流控装置的制备方法。
背景技术：
琼脂糖凝胶为多孔网状结构的物质，其允许大分子物质(分子量自十几万到几 百万以上)自由通过，因此可作为一种较好的扩散介质运用到各类生物实验中；琼脂糖凝 胶不仅能够保证浓度梯度在很短的时间内扩散平衡，而且具备刚韧协调性；另外，琼脂糖成 胶后透明度高，相对于其它凝胶具有透光性好易于观察的优势。微流控技术是近年来生命 科学的研究热点，但少有人选用琼脂糖凝胶为微流控装置的基质材料。Shing-Yi Cheng. A hydrogel-based microfluidic device for the studiesof directed cell migration (J) lab on chip, 2007, 7 763 769 公开了一款琼脂糖凝胶微流 控装置，其技术方案为用光刻法将三条平行的通道印制在琼脂糖凝胶表面，微通道末端为 储液池，将印制了通道的凝胶夹持于透明平板之间形成一个“三明治”结构。该装置通过在 储液池两端加入不同浓度的液体产业浓度梯度来诱导细胞迁移。但是，该方法制作的装置 采用非键合方式导致其密封性差，时常发生漏液是导致实验失败。另外，该方法制作的装置 也不能通过微注射泵来调节其液体流速。贾月飞等人在《基于微丝的PDMS微流动通道制作技术》一文中公开了一种以PDMS 为材料的微流控通道制作方法，具体方案为利用一些简单的模具辅助固定和布置微丝，然 后将PDMS预聚物浇注于模具中浸没微丝并固化，固化后抽出微丝形成PDMS微通道或通道 阵列，在与通道垂直的方向上打孔并封装，形成与通道外部物质交换的接口。但是，在通道 垂直方向上打孔的方式并不适用于琼脂糖凝胶为主要材料的微流控芯片中，因琼脂糖凝胶 的收缩性差，打孔会导致密封性差而发生严重的漏液现象。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种琼脂糖凝胶微流控装置的制备方法，该制 作方法操作简单，解决了进液管与凝胶基质连接时发生的漏液问题，及通道与玻片通过非 离子键合时发生的漏液问题，为实现上述目的，本发明的技术方案为琼脂糖凝胶微流控装置的制备方法，具体包括以下步骤a排布微丝在口字型有机玻璃框(1)的侧壁凿导入口(2)和导出口(3)，将进液管(4)和出液 管(5)通过所述导入口(2)和导出口(3)伸入所述口字型有机玻璃框(1)内，并通过细丝 (6)将所述进液管⑷和出液管(5)之间相连；b浇注固化在所述口字型有机玻璃框(1)的下方垫一载玻片(7)，用夹持物夹持所述口字型 有机玻璃框(1)和载玻片(7)，将加热至沸腾的琼脂糖溶液缓慢导入有机玻璃框(1)内至完 全覆盖所述细丝(6)；
c 抽丝待所述有机玻璃框(1)内的琼脂糖溶液冷却后得琼脂糖凝胶(8)，缓慢抽出所述 细丝(6)，凝胶中形成微通道(9)。进一步，所述进液管⑷和出液管(5)的直径为1 3mm ；进一步，所述细丝(6)为lOOiim;进一步，所述导入口(2)和导出口(3)的孔径与所述进液管(4)和出液管(5)的 直径的相同；进一步，所述口字型有机玻璃框(1)的内径长为4 6cm，宽为2 3cm，高为4 8mm。本发明的有益效果在于本方法制作的琼脂糖凝胶微流控装置密封性好，液体的回 收率高达95%，运用该方法制作的琼脂糖凝胶微流控装置能产生稳定的浓度梯度，用于观 测细胞与生化微环境的相互作用，特别是流动条件下的相互作用；本方法操作简单，普通实 验室无需借助昂贵的精密仪器即可实现微流控装置的制作，为琼脂糖凝胶充当微流控装置 基质材料提供了新思路。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进 一步的详细描述，其中图1为排布微丝过程中进液管⑷和出液管(5)通过所述导入口(2)和导出口 (3)伸入所述口字型有机玻璃框(1)内的示意图；图2为所述进液管⑷和出液管(5)之间通过细丝(6)相连的示意图；图3为抽出所述细丝(6)后，凝胶⑶中形成微通道(9)的示意图；图4为琼脂糖凝胶微流控装置与微注射泵连接后的照片；图5为琼脂糖凝胶微流控装置形成时间与荧光强度(浓度)的分析图；图6为微通道(9)中接种贴壁细胞血管内皮细胞后，在20倍显微镜下的照片。
具体实施例方式以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例1琼脂糖凝胶微流控装置的制备a排布微丝在内径长为4 6cm，宽为2 3cm的口字型有机玻璃框(1)的前后两侧侧壁分别 凿2处孔径为2mm的导入口(2)和2处导出口(3)，将直径为2mm的进液管⑷和出液管 (5)通过上述2处导入口(2)和2处导出口(3)伸入口字型有机玻璃框(1)内，详见图1 ； 进液管⑷和出液管(5)之间通过直径为1mm的细丝(6)相连，详见图2 ；b浇注固化在口字型有机玻璃框(1)的下方垫载玻片(7)，并使用夹持物固定口字型有机玻 璃框(1)和载玻片(7)，将质量浓度为3%的琼脂糖溶液加热溶化，缓慢导入口字型有机玻 璃框(1)内至完全覆盖所述细丝(6)；
c 抽丝待口字型有机玻璃框(1)内的琼脂糖凝胶(8)冷却凝固后，缓慢抽出细丝(6)，凝 胶⑶中形成直径为1mm的微通道(9)，详见图3。2液体回收率的检测将进液管(4)的口字型有机玻璃框(1)外游离端同双道微注射泵连接，出液管(5) 的有口字型机玻璃框(1)外的游离端同标示有体积刻度的废液缸相连。微注射泵的注射器 中装有蒸馏水，通过计算废液管中回收液体的体积，来计算流动腔的密封性能，详见图4。回 收率计算公式回收率=(回收体积/输出体积)X100%，三次回收率的结果分别为92%， 95%和94%，同时通过肉眼观察未发生漏液现象，仅少量液体因滞留于进液管(4)、出液管 (5)及琼脂糖凝胶(8)内。3浓度梯度的检测将进液管(4)的口字型有机玻璃框(1)外的游离端同双道微注射泵连接，双道注 射泵的其中一支注射器中装有蒸馏水，另一支注射器中装有按标准方法配制的荧光素溶 液。微注射泵的流速设定为200 iU/min，将荧光素溶液和蒸馏水接触琼脂糖凝胶起设定为 时间t = 0。采用倒置荧光显微镜(Olympus 1X51)拍摄通道中的荧光强度图像，实验前十 分钟内每十分钟拍照一次，一小时后，每5分钟拍照一次。将拍摄的照片用Photoshop进行 进行灰度处理，用灰度值代表荧光强度并进行数据统计。在较短的时间内，位于微通道(9) 之间的琼脂糖凝胶(8)各处荧光强度达到平衡稳定状态，形成稳定的浓度梯度，详见图5。4细胞在微通道中的培养按常规方法在微通道(9)中培养贴壁细胞血管内皮细胞，详见图6。本方法主要解决的是琼脂糖凝胶为基质材料的微流控装置的漏液问题，仅通过 实施例中最简单的两通道构型来说明该方法的基本操作步骤，运用本方法简单变换排布 微丝，也可以制备如十字交叉通道构型的琼脂糖凝胶装置，详见文献Mohan K. S. Verma. Embedded Template-Assisted Fabrication of Comp1exMicrochanne1s in PDMS and Design of a Microfluidic Adhesive. Langmuir2006，22，10291-10295，或微桥构型的琼脂 糖凝胶装置，详见文献 Amir. Shamloo, Endothelial cell polarization and chemotaxis in a micro □ uidicdevice, (J) lab on chip 2008,8 -.1292 1299。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参 照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可 以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明 的精神和范围。
权利要求
琼脂糖凝胶微流控装置的制备方法，其特征在于具体包括以下步骤a排布微丝在口字型有机玻璃框(1)的侧壁凿导入口(2)和导出口(3)，将进液管(4)和出液管(5)通过所述导入口(2)和导出口(3)伸入所述口字型有机玻璃框(1)内，并通过细丝(6)将所述进液管(4)和出液管(5)之间相连；b浇注固化在所述口字型有机玻璃框(1)的下方垫一载玻片(7)，用夹持物夹持所述口字型有机玻璃框(1)和载玻片(7)，将加热至沸腾的琼脂糖溶液缓慢导入有机玻璃框(1)内至完全覆盖所述细丝(6)；c抽丝待所述有机玻璃框(1)内的琼脂糖溶液冷却后得琼脂糖凝胶(8)，缓慢抽出所述细丝(6)，凝胶中形成微通道(9)。
2.根据权利要求1所述的琼脂糖凝胶微流控装置的制备方法，其特征在于所述进液 管⑷和出液管(5)的直径为1 3mm。
3.根据权利要求1所述的琼脂糖凝胶微流控装置的制备方法，其特征在于所述细丝 (6)为 100 ym。
4.根据权利要求1所述的琼脂糖凝胶微流控装置的制备方法，其特征在于所述导入 口⑵和导出口(3)的孔径与所述进液管⑷和出液管(5)的直径的相同。
5.根据权利要求1所述的琼脂糖凝胶微流控装置的制备方法，其特征在于所述口字 型有机玻璃框(1)的内径长为4 6cm，宽为2 3cm，高为4 8mm。
全文摘要
本发明涉及生物芯片制作领域，尤其涉及琼脂糖凝胶微流控装置的制备方法，具体通过排布微丝、浇注固化及抽丝三步骤制得琼脂糖凝胶微流控装置，本方法制作的琼脂糖凝胶微流控装置密封性好，液体的回收率高达95％；本方法制作的琼脂糖凝胶微流控装置能产生稳定的浓度梯度，用于观测细胞与生化微环境的相互作用，特别是流动条件下的相互作用；本方法操作简单，普通实验室无需借助昂贵的精密仪器即可实现微流控装置的制作。
文档编号B01L3/00GK101856629SQ20101016404
公开日2010年10月13日 申请日期2010年5月6日 优先权日2010年5月6日
发明者蔡绍皙, 邹米莎, 黎昌莉 申请人:重庆大学