专利名称：一种用于高通量生物检测的并连式微流控芯片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及生物领域和化学领域，尤其涉及一种用于高通量生物检测的并连式微流控芯片。
背景技术：
生物化学反应中化合物的浓度是一个重要的参数，在常规生物检测中是必不可少的。一般而言，要测定化合物对于生物体系或细胞的剂量效应时，需要制备一系列相差几个数量级的递升或递降浓度梯度以进行生物反应测试。这类实验通常需要包括梯度浓度溶液的配制、细胞刺激、细胞标记和信号检测等一系列繁琐的操作。同时由于这些递升或递降浓度是以串行形式产生，制备化合物浓度的准确性往往受人为误差和串行式稀释的影响而难以生成高通量的浓度梯度。而产生高通量浓度梯度可以扩大生物反应的检测范围，提高生物检测的效率和精确度。微流控芯片的通道直径一般介于几十至几百微米之间，在此微小尺寸通道中的流体具有层流特性。当两种或更多种不同试剂流入同一通道时，各试剂流能够保持自身的流型不变，而只在相与相的接触界面上发生反应或分子扩散现象，并且具有较高的稳定性和重现性。通过控制通道长度、形状和布局，可以实现溶液的可控混合，进而形成一系列复杂的浓度梯度。微流控芯片设计灵活的特点可以实现复杂通道网络的加工。多相层流在微流控通路网络中经分配、扩散和混合，可以形成连续稳定的浓度梯度，从而以有限数量的输入浓度获得一系列复杂浓度梯度，便于模拟体内复杂的微环境，进行多种细胞生物学研究。现有技术中，以微流控芯技术产生浓度梯度的代表结构有T型微流管。该结构有两个进样口和一个出样口，化合物与缓冲液在T型管交叉点接触后沿该出样管下游以扩散作用混合。由于T型管所产生的浓度梯度只集中在仅仅数百微米内，所以无法在低液流速度下产生高通量的浓度梯度。提升流速虽然有助于增宽T型管的浓度梯度，但对于脆弱的生物细胞而言，提升流速所增加的剪切力对细胞活性有不良影响。
实用新型内容本实用新型实施例提供了一种用于高通量生物检测的并连式微流控芯片，用以产生高通量的浓度梯度。本实用新型实施例中的用于高通量生物检测的并连式微流控芯片，包括:第一微流管道(I)，第二微流管道(2)，第三微流管道(4)，第四微流管道(5)，第五微流管道(6)，第六微流管道(7)，第七微流管道(12)，第八微流管道(13)，第九微流管道(14)，第十微流管道(15)，呈三角形的初级稀释微流池(3)，呈三角形的第一次级稀释微流池(10)、呈三角形的第二次级稀释微流池(11)，第一细胞固定结构(8)，第二细胞固定结构(9);其中，所述第一微流管道(I)，第二微流管道(2)，第三微流管道(4)，第四微流管道(5)与所述初级稀释微流池(3)相连接；所述第三微流管道(4)，第五微流管道￠)，第七微流管道(12)，第八微流管道(13)与所述第一次级稀释微流池(10)相连接；所述第一细胞固定结构(8)位于所述第一次级稀释微流池(10)中；所述初级稀释微流池(3)与所述第一次级稀释微流池
(10)通过所述第三微流管道(4)相连接；所述第四微流管道(5)，第六微流管道(7)，第九微流管道(14)，第十微流管道(15)与所述第二次级稀释微流池(11)相连接；所述细胞固定结构(9)位于所述次第二级稀释微流池(11)中；所述初级稀释微流池(3)与所述第二次级稀释微流池(11)通过所述第四微流管道(5)相连接。从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点:用于高通量生物检测的并连式微流控芯片包括十条微流管道，分别为，第一微流管道(I)，第二微流管道(2)，第三微流管道(4)，第四微流管道(5)，第五微流管道￠)，第六微流管道(7)，第七微流管道
(12)，第八微流管道(13)，第九微流管道(14)，第十微流管道(15)个呈三角形的初级稀释微流池(3) ;二个呈三角形的次级稀释微流池，分别为第一次级稀释微流池(10)，第二次级稀释微流池(11) ;二个细胞固定结构，分别为第一细胞固定结构(8)，第二细胞固定结构(9)，其中，第一微流管道(I)，第二微流管道(2)，第三微流管道(4)，第四微流管道(5)与初级稀释微流池(3)相连接，第三微流管道(4)，第五微流管道￠)，第七微流管道(12)，第八微流管道(13)与次级稀释微流池(10)相连接，第一细胞固定结构(8)位于第一次级稀释微流池(10)中，第二细胞固定结构(9)位于第二次级稀释微流池(11)中，初级稀释微流池⑶与第一次级稀释微流池(10)通过第三微流管道⑷相连接，第四微流管道(5)，第六微流管道(7)，第九微流管道(14)，第十微流管道(15)与第二次级稀释微流池(11)相连接，初级稀释微流池(3)与第二次级稀释微流池(11)通过第四微流管道(5)相连接，由此结构，可提高检测效率和精确度，此微流控芯片利用独特的并连式稀释结构产生高通量浓度梯度，同时利用“水坝”结构固定细胞，从而实现细胞响应的高效率、高精确度的检测。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些 实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型实施例中用于生物检测的并连式微流控芯片的结构示意图；图2为本实用新型实施例中用于生物监测的并连式微流芯片中的细胞固定结构的放大示意图；图3为本实用新型实施例中用于生物检测的并连式微流控芯片中的细胞固定结构产生的浓度梯度的实验数据图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例进一步说明本实用新型实施例的技术方案，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。本实用新型实施例提供了一种用于高通量生物检测的并连式微流控芯片，用于产生高通量的浓度梯度，同时利用“水坝”结构固定细胞，从而实现细胞响应的高效率、高精确度的检测。以下进行详细说明。请参阅图1，本实用新型实施例中的用于高通量生物检测的并连式微流控芯片的一个实施例包括:十条微流管道:第一微流管道(I)，第二微流管道(2)，第三微流管道(4)，第四微流管道(5)，第五微流管道￠)，第六微流管道(7)，第七微流管道(12)，第八微流管道(13)，第九微流管道(14)，第十微流管道(15)；一个呈三角形的初级稀释微流池:初级稀释微流池(3)；二个呈三角形的次级稀释微流池:第一次级稀释微流池(10)，第二次级稀释微流池(11);二个细胞固定结构:第一细胞固定结构(8)，第二细胞固定结构(9)；其中，第一微流管道(I)，第二微流管道(2)，第三微流管道(4)，第四微流管道(5)与初级稀释微流池(3)相连接；第三微流管道(4)，第五微流管道￠)，第七微流管道(12)，第八微流管道(13)与第一次级稀释微流池(10)相连接；第一细胞固定结构(8)位于第一次级稀释微流池(10)中；初级稀释微流池(3)与第一次级稀释微流池(10)通过第三微流管道(4)相连接；第四微流管道(5)，第六微流管道(7)，第九微流管道(14)，第十微流管道(15)与第二次级稀释微流池(11)相连接；第二细胞固定 结构(9)位于第二次级稀释微流池(11)中；初级稀释微流池(3)与第二次级稀释微流池(11)通过第四微流管道(5)相连接。本实用新型实施例中，以活细胞染色素混合液(钙黄绿素(CAM)-罗丹明B(RhoB))对细胞的剂量效应实验为例进行说明。具体地，将10微升人原髓细胞白血病细胞(HL60细胞)溶液由第五微流管道(6)及第六微流管道(7)进入本实施例中的用于高通量生物检测的并连式微流控芯片(以下简称微流控芯片)，HL60细胞溶液经由第五微流管道(6)及第六微流管道(7)，分别进入呈三角形的第一次级稀释微流池(10)及呈三角形的第二次级稀释微流池(11)中。而后，在微流控芯片中与第七微流管道(12)，第八微流管道(13)，第九微流管道(14)，第十微流管道(15)相连的进样口加入10微升的hank’s平衡盐缓冲液(HBSS，Hank’sBalanced Salt Solutions),而后,减少与第五微流管道(6)及第六微流管道(7)相连进样口的液体量5微升，产生液体压力差，由此使得细胞固定在第一细胞固定结构(8)及第二细胞固定结构(9)中5分钟，其中，第一细胞固定结构(8)位于呈三角形的第一次级稀释微流池(10)中，第二细胞固定结构(9)位于呈三角形的第二次级稀释微流池(11)中，继而，将CAM/RhoB混合液由第一微流管道(I)加入呈三角形的初级稀释微流池(3) ^fHBSS缓冲液则由第二微流管道(2)、第五微流管道￠)、第六微流管道(7)，具体地，经由第二微流管道(2)进入呈三角形的初级稀释微流池(3)，再经由第三微流管道(4)，第四微流管道(5)分别进入呈三角形的第一次级稀释微流池(10)及呈三角形的第二次级稀释微流池(11)中，进入到微流控芯片中。进一步地，微流控芯片中的细胞固定结构放大结构图请参阅图2，第一细胞固定结构8中固定了多个细胞14(图中未完全标出)。[0029]本实施例以10微升CAM/RhoB混合液试剂液为例，以共聚焦荧光显微镜观察细胞反应2分钟，其中CAM激发波长为488纳米，发射滤光片选择为505 530纳米，RhoB激发波长为543纳米，发射滤光片选择为560 615纳米，并以光电倍增管拍摄记录。剂量效应的实验结果如图3所示，第二细胞固定结构(9)产生的浓度梯度的实验数据，可见CAM在不同浓度下对细胞产生的剂量效应，反应以荧光强度表示(任意单位)。由于CAM/RhoB混合液在初级稀释微流池(3)的不对称分配，CAM/RhoB混合液到达第二细胞固定结构(9)的浓度较第一细胞固定结构(8)低，在20分钟的反应时间内剂量效应不明显。微流控芯片结构能产生高通量的浓度梯度，并可监察细胞的反应。本实用新型实施例中，用于高通量生物检测的并连式微流控芯片包括十条微流管道，分别为，第一微流管道(I)，第二微流管道(2)，第三微流管道(4)，第四微流管道(5)，第五微流管道￠)，第六微流管道(7)，第七微流管道(12)，第八微流管道(13)，第九微流管道(14)，第十微流管道(15);—个呈三角形的初级稀释微流池(3) ;二个呈三角形的次级稀释微流池，分别为第一次级稀释微流池(10)，第二次级稀释微流池(11) ;二个细胞固定结构，分别为第一细胞固定结构(8)，第二细胞固定结构(9)，其中，第一微流管道(1)，第二微流管道(2)，第三微流管道(4)，第四微流管道(5)与初级稀释微流池(3)相连接，第三微流管道(4)，第五微流管道￠)，第七微流管道(12)，第八微流管道(13)与第一次级稀释微流池(10)相连接，第一细胞固定结构(8)位于第一次级稀释微流池(10)中，第二细胞固定结构(9)位于第二次级稀释微流池(11)中，初级稀释微流池(3)与第一次级稀释微流池(10)通过第三微流管道(4)相连接，第四微流管道(5)，第六微流管道(7)，第九微流管道(14)，第十微流管道(15)与第二次级稀释微流池(11)相连接，初级稀释微流池(3)与第二次级稀释微流池(11)通过第四微流管道(5)相连接，由此结构，可提高检测效率和精确度，此微流控芯片利用独特的并连式稀释结构产生高通量浓度梯度，同时利用“水坝”结构固定细胞，从而实现细胞响应的高效率、高精确度的检测。为便于理解，下面以另一实施例详细说明本实用新型实施例中的用于高通量生物检测的并连式微流控芯片，请继续参阅图1，本实用新型实施例中的用于高通量生物检验的并连式微流控芯片的另一个实施例包括:十条微流管道:第一微流管道(I)，第二微流管道(2)，第三微流管道(4)，第四微流管道(5)，第五微流管道￠)，第六微流管道(7)，第七微流管道(12)，第八微流管道(13)，第九微流管道(14)，第十微流管道(15)；一个呈三角形的初级稀释微流池:初级稀释微流池(3)；二个呈三角形的次级稀释微流池:第一次级稀释微流池(10)，第二次级稀释微流池(11);二个细胞固定结构:第一细胞固定结构(8)，第二细胞固定结构(9)；其中，第一微流管道(I)，第二微流管道(2)，第三微流管道(4)，第四微流管道(5)与初级稀释微流池(3)相连接；第三微流管道(4)，第五微流管道(6)，第七微流管道(12)，第八微流管道(13)与第一次级稀释微流池(10)相连接；第一细胞固定结构(8)位于第一次级稀释微流池(10)中；初级稀释微流池(3)与第一次级稀释微流池(10)通过第三微流管道(4)相连接；第四微流管道(5)，第六微流管道(7)，第九微流管道(14)，第十微流管道(15)与第二次级稀释微流池(11)相连接；第二细胞固定结构(9)位于第二次级稀释微流池(11)中；初级稀释微流池(3)与第二次级稀释微流池(11)通过第四微流管道(5)相连接。需要说明的是，上述微流控芯片的第一次级稀释微流池(10)，及第二次级稀释微流池(11)均可为等腰三角形，且，第一次级稀释微流池(10)的横街面积，及第二次级稀释微流池(11)的横截面积均为初级稀释微流池(3)横截面积的2 25倍。进一步地，本实施例中的微流控芯片是由同一块印刷电路板模版复制而成，且，微流控芯片的模块由聚二甲基硅氧烷注塑成型。本实用新型实施例中，以CAM/RhoB混合液对细胞的剂量效应实验为例进行说明。具体地，将10微升HL60细胞溶液由第五微流管道(6)及第六微流管道(7)加入本实施例中的用于高通量生物检测的并连式微流控芯片(以下简称微流控芯片)，HL60细胞溶液经由第五微流管道(6)及第六微流管道(7)，分别进入呈三角形的第一次级稀释微流池(10)及呈三角形的第二次级稀释微流池(11)中。而后，在微流控芯片中与第七微流管道(12)，第八微流管道(13)，第九微流管道
(14)，第十微流管道(15)相连的进样口加入10微升的hank’s平衡盐缓冲液(HBSS，Hank’sBalanced Salt Solutions),而后,减少与第五微管道(6)及第六微流管道(7)相连进样口的液体量5微升，产生液体压力差，由此使得细胞固定在第一细胞固定结构(8)及第二细胞固定结构(9)中5分 钟，其中，第一细胞固定结构(8)位于呈三角形的第一次级稀释微流池(10)中，第二细胞固定结构(9)位于呈三角形的第二次级稀释微流池(11)中，继而，将CAM/RhoB混合液由第一微流管道(I)加入呈三角形的初级稀释微流池(3) ^fHBSS缓冲液则由第二微流管道(2)、第五微流管道￠)、第六微流管道(7)，具体地，经由第二微流管道
(2)进入呈三角形的初级稀释微流池(3)，再经由第三微流管道(4)，第四微流管道(5)分别进入呈三角形的第一次级稀释微流池(10)及呈三角形的第二次级稀释微流池(11)中，进入到微流控芯片中。本实用新型实施例中，微流控芯片的第一次级稀释微流池(10)，及第二次级稀释微流池(11)均可为等腰三角形，且，第一次级稀释微流池(10)的横街面积，及第二次级稀释微流池(11)的横截面积均为初级稀释微流池(3)横截面积的2 25倍，微流控芯片是由同一块印刷电路板模版复制而成，微流控芯片的模块由聚二甲基硅氧烷注塑成型，更有利于产生高通量浓度梯度，进一步提高细胞响应的高效率、高精确度的检测。以上对本实用新型所提供的一种用于高通量生物检测的并连式微流控芯片，进行了详细介绍，对于本领域的技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1.一种用于高通量生物检测的并连式微流控芯片，其特征在于，包括:第一微流管道(1)，第二微流管道(2)，第三微流管道(4)，第四微流管道(5)，第五微流管道￠)，第六微流管道(7)，第七微流管道(12)，第八微流管道(13)，第九微流管道(14)，第十微流管道(15)，呈三角形的初级稀释微流池(3)，呈三角形的第一次级稀释微流池(10)、呈三角形的第二次级稀释微流池(11)，第一细胞固定结构(8)，第二细胞固定结构(9)； 其中，所述第一微流管道(I)，第二微流管道(2)，第三微流管道(4)，第四微流管道(5)与所述初级稀释微流池(3)相连接； 所述第三微流管道(4)，第五微流管道￠)，第七微流管道(12)，第八微流管道(13)与所述第一次级稀释微流池(1 0)相连接； 所述第一细胞固定结构(8)位于所述第一次级稀释微流池(10)中； 所述初级稀释微流池(3)与所述第一次级稀释微流池(10)通过所述第三微流管道(4)相连接； 所述第四微流管道(5)，第六微流管道(7)，第九微流管道(14)，第十微流管道(15)与所述第二次级稀释微流池(11)相连接； 所述第二细胞固定结构(9)位于所述第二次级稀释微流池(11)中； 所述初级稀释微流池(3)与所述第二次级稀释微流池(11)通过所述第四微流管道(5)相连接。
2.根据权利要求1所述的并连式微流控芯片，其特征在于: 所述初级稀释微流池(3)，所述第一次级稀释微流池(10)，所述第二次级稀释微流池(11)均为等腰三角形。
3.根据权利要求1所述的并连式微流控芯片，其特征在于: 所述第一次级稀释微流池(10)，及第二次级稀释微流池(11)的横截面积为所述初级稀释微流池⑶的横截面积的2 25倍。
4.根据权利要求1 3任一项所述的并连式微流控芯片，其特征在于: 所述微流控芯片是由同一块印刷电路板模版复制而成。
5.根据权利要求1 3任一项所述的并连式微流控芯片，其特征在于: 所述微流控芯片的模块由聚二甲基硅氧烷注塑成型。
专利摘要本实用新型实施例公开了一种用于高通量生物检测的并连式微流控芯片，用于产生高通量的浓度梯度，从而实现细胞响应的高效率、高精确度的检测。本实用新型包括十条微流管道，一个呈三角形的初级稀释微流池，二个呈三角形的次级稀释微流池，二个细胞固定结构；其中，第一微流管道，第二微流管道，第三微流管道，第四微流管道与初级稀释微流池相连接；第三微流管道，第五微流管道，第七微流管道，第八微流管道与第一次级稀释微流池相连接；第一细胞固定结构位于第一次级稀释微流池中；初级稀释微流池与第一次级稀释微流池通过第三微流管道相连接；第四微流管道，第六微流管道，第九微流管道，第十微流管道与第二次级稀释微流池相连接；第二细胞固定结构位于第二次级稀释微流池中；初级稀释微流池与第二次级稀释微流池通过第四微流管道相连接。
文档编号G01N33/50GK203075967SQ201220259439
公开日2013年7月24日 申请日期2012年6月4日 优先权日2012年6月4日
发明者李卓荣, 易长青, 岳振峰, 肖来龙 申请人:澳门大学, 深圳市检验检疫科学研究院