一种用于药物筛选的浓度梯度微流控芯片

本技术主要涉及微流控，具体涉及药物筛选领域，是一种具有新型结构的用于药物筛选的浓度梯度微流控芯片。

背景技术：

1、微流控芯片作为一种分析技术平台，具有操作简单、高效省时等诸多优点。近年来在疾病诊断、药物筛选、环境监测以及有机合成等领域均有应用。其中，浓度梯度微流控芯片是生物研究中最重要的组成部分之一，浓度梯度微流控芯片可以同时产生各种浓度梯度，而无需手动移液构建浓度梯度。药物筛选和治疗优化等通常需要研究不同药物浓度下的剂量依赖性细胞反应，因此，浓度梯度微流控芯片成为这一领域的有力工具。传统的药物浓度梯度试验主要在多孔板上进行，这种方式不仅需要繁琐和重复的步骤，而且需要投入过多的时间和精力。随着微流控技术的发展和微流控芯片在生物学研究中的广泛应用，基于浓度梯度的微流控芯片的正在快速发展，浓度梯度微流控芯片以其试剂消耗低、易于控制和自动化等优点而备受关注，并被广泛应用于药物筛选领域。浓度梯度微流控芯片所获得的梯度是可预测的和可重复的，又是可控制的和定量的。除此之外，浓度梯度微流控芯片在速度、成本、样品试剂消耗、污染、效率和自动化等方面都展示出了巨大优势，有着广泛的应用前景。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种用于药物筛选的浓度梯度微流控芯片，与传统的药物梯度浓度试验装置相比，浓度梯度微流控芯片可以定量、大规模地评估不同药物的毒性和最佳的作用浓度，不仅可以提高吞吐量、降低试验成本，而且可以快速、精确地控制，具有更高的梯度分辨率。

2、为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：该装置主要由薄的聚二甲基硅氧烷（pdms）层和玻璃载玻片组成。28个用于进行样品溶液混合的具有挡板结构的矩形微通道和16个用于进行细胞培养的培养腔室。微流控装置的2个入口和16个出口分别用于注射样品溶液和排除废液。

3、所述微通道宽度均为100μm。

4、所述芯片的浓度梯度生成结构、细胞培养结构、流体通道的高度相同，均为50μm。

5、本实用新型微流控药物筛选芯片结构设计巧妙、注入样品方便快捷，利用具有挡板结构的矩形微通道，使微通道顶部流道面积减小，流体在经过挡板的顶部与微通道壁面间的小通道时流速快速增加，快速流过的流体存在较大的离心力，流体经过挡板后，流体被扰动得更加严重，混合效果进一步增强。

6、可以使样品药物与培养溶液有效的充分混合，并在细胞培养腔室内形成不同浓度梯度。与传统的孔板技术相比，可以在腔室内给细胞提供动态培养条件、研究细胞间的相互作用，更加贴近细胞的真实生存环境。通过透明芯片可以观察细胞的生长状况和药物在不同阶段作用于细胞的效果。显著降低了试剂样本的消耗，大大简化的操作过程，提高了细胞的培养效率、使药物筛选的结果更加准确。

7、本实用新型的筛选方法，明确了待测样品药物对肿瘤细胞凋亡坏死作用的最佳浓度。

技术特征：

1.一种用于药物筛选的浓度梯度微流控芯片，其特征在于，用于药物筛选的浓度梯度微流控芯片主要由薄的聚二甲基硅氧烷层和玻璃载玻片组成，所述的聚二甲基硅氧烷层与玻璃载玻片通过等离子键合构成流体通道，其中，所述聚二甲基硅氧烷层内部包括流体入口和流体出口，与所述流体入口和所述流体出口连接着流体通道以及由所述流体通道围绕的16个圆形细胞培养腔室。

2.根据权利要求1所述的用于药物筛选的浓度梯度微流控芯片，其特征在于，所述流体入口和所述圆形细胞培养腔室之间由具有挡板结构的矩形微通道连接，所述的具有挡板结构的矩形微通道的宽度为100μm，高度为50μm，所述的流体出口与圆形细胞培养腔室连接，流体出口用于废液的流出及作为细胞接种的入口。

3.根据权利要求1所述的用于药物筛选的浓度梯度微流控芯片，其特征在于，圆形细胞培养腔室均匀分布，所述圆形细胞培养腔直径为1200μm。

4.根据权利要求2所述的用于药物筛选的浓度梯度微流控芯片，其特征在于，在所述的圆形细胞培养腔室的下方分别设置有出口连接。

5.如权利要求1所述的用于药物筛选的浓度梯度微流控芯片，其特征在于，用于药物筛选的浓度梯度微流控芯片的浓度梯度生成结构、细胞培养结构、流体通道的高度相同，均为50μm。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的用于药物筛选的浓度梯度微流控芯片，其特征在于，所述的圆形细胞培养腔室具有9种不同的药物浓度梯度。

技术总结
本申请公开了一种浓度梯度微流控芯片及其应用，将细胞培养和药物筛选集成在芯片上，浓度梯度微流控芯片包括：28个用于进行样品溶液混合的具有挡板结构的矩形微通道(2)和16个用于进行细胞培养的培养腔室(5)。微流控装置的药物入口（3）和培养基入口（4）和16个出口（1）用于注射样品溶液和排除废液。本技术设计的微流控芯片装置能够使在单位时间内产生可控、精确和稳定的两组浓度梯度药物溶液，实现同时评估一种不同浓度药物分别对两种癌细胞的效应，这有利于大规模定量和准确地评估最佳药物浓度。

技术研发人员：麦生,刘学凯,王龙,黄蒜,刘涛,陈致水,史留勇,周腾
受保护的技术使用者：海南大学
技术研发日：20230324
技术公布日：2024/1/15