用于高通量多数单细胞捕获之微流体动力式转运晶片制造技术

本发明专利技术揭露一种微流体动力式转运晶片包含一单细胞捕捉单元阵列。每一单元包含：(a)一入口通道具有一捕捉处；(b)一大容室位于捕捉处的后方且具有一接收处其与捕捉处相距一距离g；(c)一局限通道位于捕捉处以及接收处之间；(d)一容室通道可流通地位于大容室后方；以及(e)一回避通道并列于入口通道、大容室以及容室通道且具有一第一端及一第二端相对第一端，其中第一端由邻近捕捉处前方的入口通道分支出，而第二端则接合于容室通道。本发明专利技术亦揭露捕捉多于一种单细胞的方法。

Microfluidic transport chips for high throughput and single cell capture

The invention discloses a microfluidic power transfer chip comprising a single cell capture unit array. Each unit contains: (a) an entrance channel has a capture place; (b) a large chamber is located behind the capture and has a distance of g distance from the capture place; (c) a limited channel is located between the capture and receiving places; (d) the one chamber channel is located in the rear of the large chamber in circulation; and (E) an avoidance passage is listed side by side. The entrance channel, the large volume chamber, and the capacitive chamber channel have a first end and a second end relative to the first end, and the first end is branched out by the entrance channel in front of the adjacent trap, while the second end is joined to the chamber channel. The invention also discloses a method for capturing more than one single cell.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于高通量多数单细胞捕获之微流体动力式转运晶片
本专利技术有关于一种生物微流体晶片，特别地，更有关于一种流体动力式晶片用以捕捉复数单细胞。
技术介绍
近年来微型装置以其可精准的操作单细胞而被用来设计可作为诸如单细胞捕捉、单细胞配对以及长期培养之用。微型装置也因为具有高通量、低成本以及可减少试剂的消耗而占有优势。山口(Yamaguchi)等人发表了一种简单装置其具有高30微米、宽100微米之通道以做单细胞捕捉及培养。前述装置的捕捉效率为73％。然而此装置因其有限的空间，使得捕捉到的细胞最多仅能生长24小时。李等人利用一个类似的概念设计一个单细胞共同培养平台以作为细胞间作用的研究。此概念装置的单细胞配对的效率是50％，然而仍然缺乏足够的空间以令细胞扩散以及繁殖。
技术实现思路
于一方面，本专利技术有关于一种流体动力式晶片包含一单细胞捕捉单元阵列，而其中的每一单细胞捕捉单元包含：(a)一入口通道其长为L1、宽为W1以及高为H1，并具有一前端及一后端相对于前端，其中前端具有一捕捉处；(b)一大容室其直径为M以及深度为D，大容室位于入口通道之捕捉处的前方且具有一接收结构以一距离g间隔于捕捉处，大容室并具有一内部空间用来使多于一之单细胞接着、成长、增生及/或转移；(c)一局限通道其长为L2、宽为W2以及高为H2，局限通道位于捕捉处以及接收处之间且流通于入口通道以及大容室；(d)一容室通道其长为L3、宽为W3以及高为H3可流通地位于大容室前且具有一前端及一后端相对前端，容室通道的高H3小于大容室的高D；以及(e)一回避通道其长为L4、宽为W4以及高为H4，回避通道并列于入口通道、大容室以及容室通道且具有一第一端及一第二端相对第一端。第一端自正位于捕捉处前方的入口通道分支出，而第二端则由容室通道的后端接合于容室通道。回避通道的宽W4及高H4分别大于局限通道的宽W2及高H2。其中每一阵列的栏：(i)复数之单细胞局限单元彼此可流通地连接；(ii)除了第一单元以外，每一单元的入口通道可流通地连接于一紧邻上游单元之容室通道；以及(iii)除了最后一个单元以外，每一单元的回避通道流通地连接于一紧邻上游单元之入口通道。于一实施例中，阵列的中每一栏中，除了最后一个单元以外，每一单元的容室通道流通地连接于一紧邻下游单元之入口通道。于另一实施例中，阵列的每一栏中，最后一个单元的容室通道可流动地连接于一出口通道。于另一实施例中，阵列的每一栏中，第一个单元的入口通道可流通地连接于一输入通道，且最后一个单元之出口通道可流通地连接于一输出通道。于另一实施例中，本专利技术之装置更包含：(a)一输入部可流通地连接于输入通道；以及(b)一输出部可流通地连接于输出通道。于另一实施例中，介于阵列之栏间的单细胞局限单元通过输入通道及输出通道彼此流通连接。入口通道、局限通道、容室通道以及回避通道的表面上可进行涂布或无涂布。于一实施例中，容室通道以及回避通道的表面上可涂布有蛋白质例如为牛血清蛋白。可视装置的应用而选用其他种类的表面涂层。于另一实施例中，大容室包含一独立的单细胞。于另一实施例中，大容室包含种类不同之两独立单细胞。于另一实施例中，大容室包含种类不同之复数单细胞。于另一实施例中，大容室包含种类相同之复数单细胞。于另一实施例中，本专利技术之装置在大容室中包含一或多于一种独立之单细胞。于另一实施例中，本专利技术之装置在大容室中包含二或更多种类之独立的单细胞。于另一实施例中，本专利技术之装置更包含一单细胞悬浮液，其中单细胞的尺寸小于回避通道之截面但大于局限通道之截面。于另一实施例中，本专利技术之装置接置在一透明基板上。基板可为一片玻璃。于另一实施例中，制成本专利技术之装置的材料选自一群组其由聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)以及聚碳酸酯(polycarbonate)、玻璃(glass)、塑胶(plastic)以及任何以上材料之组合所组成。于另一实施例中，回避通道侧向迂回通过单元之一侧。在另一方面，本专利技术有关于一种捕捉独立单细胞的方法，其包含：(a)提供一本专利技术之流体动力式运转晶片；(b)将一培养介质包含单一种类之独立单细胞置入阵列的一单行中第一单细胞局限单元之一入口通道中；(c)在捕捉处捕捉单一种类之独立单细胞；(d)以一清理培养介质洗去未捕捉到之多余细胞；以及(e)以一介质回冲这些通道以释放捕捉到的单一种类独立单细胞，并使这些被释放的细胞逆流进入大容室中。在另一方面，本专利技术有关于一种捕捉多于一种独立单细胞之方法，包含：(a)提供一本专利技术之流体动力式运转晶片；(b)将一培养介质包含一特定种类之独立单细胞置入阵列的一单行中第一单细胞局限单元之一入口通道中；(c)在捕捉处捕捉特定种类之独立单细胞；(d)以一清理培养介质洗去未捕捉到之多余细胞；(e)以一介质回流这些通道以释放捕捉到的特定种类独立单细胞，并使这些被释放的细胞逆流进入大容室中；以及(f)重复上述置入、捕捉、清理以及回流之步骤一或更多次，而不同种类的单细胞其在每一步骤的条件也不同。于另一实施例中，捕捉步骤在每一捕捉处捕捉独立单细胞。于另一实施例中，在回流步骤的体积流速大于在清理步骤之体积流速。于另一实施例中，在回流步骤的体积流速不小于置入细胞步骤中之体积流速。借由以下较佳的实施例结合附图之说明，本专利技术前述以及其他方面可清楚地呈现。然而一些变化及修改可在不违背本专利技术之精神及创新概念之范畴下进行。附图绘示本专利技术一或更多实施例连同书面叙述以解释本专利技术之重点。在一些情况下，相同的标号可通用于图式中以指出实施例中相同或类似的元件。附图说明图1A至1H是显示流体动力式晶片之罩体设计的图形。图1A及图1E以上视图显示第一层(层1)分别在设计1及2之光罩。图1B及图1F以上视图显示第二层(层2)分别在设计1及2之光罩。图1C及图1G以上视图显示第三层(层3)分别在设计1及2之光罩。图1D及图1H以上视图显示三个层(层1,2及3)分别在设计1及2之光罩。比例尺：5毫米。图2显示设计1中流体动力式晶片(D-F)之SU-8模具(A-C)以及聚二甲基硅氧烷在玻璃上之装置的照片。(A)一局限通道(层1)其长3.8微米、宽5.0微米以及高4.3微米之照片。(B)一照片显示回避通道(重迭之层1、2及3)其宽25.0微米以极高23.0微米。(C)一照片显示大容室直径500.6微米以及高(深度)57.8微米。(D)一显微影像显示流体动力结构(箭头a、b指不同的流阻；箭头c指一细胞捕捉处)。(E)一放大图显示一单细胞局限单元。(F)一照片显示由聚二甲基硅氧烷制成之流体动力式晶片的外观。Q定义了体积流率。Q1指出路径A的体积流率，而Q2指出路径B的体积流率。比例尺：100微米。图3是显示流体动力式晶片操作程序之一示意图。(A)一细胞置入步骤显示了流动方向。(B)当一细胞在捕捉处被捕捉到时会提高进入大容室的流阻，后续的细胞将流向迂回状的回避通道。(C)一细胞清理介质用以在微通道中洗去多余的细胞。(D)被捕捉到的细胞释放于捕捉处并流入大容室中。图4显示MCF-7单细胞在大容室中被捕捉之系列影像。栏(A)中，最上方之第一影像显示来自上游单元回避通道的两单细胞进入下游单元之入口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流体动力式转运晶片包含一单细胞局限单元阵列，每一单细胞局限单元包含：(a)一入口通道具有高L1、宽W1以及高H1，该入口通道并具有一前端以及一后端相对该前端，其中该后端具有一捕捉处；(b)一大容室具有直径M以及深度D，该大容室位于入口通道之该捕捉处的后方并具有一接收结构以一距离g间隔于该捕捉处，该大容室并具有一内部空间用来使多于一个之单细胞附着、成长、增生及/或转移；(c)一局限通道其长L2、宽W2以及高H2，该局限通道位于该捕捉处以及该接收结构之间且流通于该入口通道以及该大容室；(d)一容室通道其长L3、宽W3以及高H3，该容室通道可流通地位于该大容室后方且具有一前端及一后端相对该前端，该容室通道的该高H3小于该大容室的该高D；以及(e)一回避通道其长L4、宽W4以及高H4，该回避通道并列于该入口通道、该大容室以及该容室通道且具有一第一端及一第二端相对该第一端，该第一端自正位于该捕捉处前方的该入口通道分支出，而该第二端则由该容室通道的该后端接合于该容室通道，该回避通道的该宽W4及该高H4分别大于该局限通道的该宽W2及该高H2；其中在每一阵列栏中：(i)复数之该单细胞局限单元彼此可流通地连接；(ii)除了第一单元以外，每一单元的该入口通道可流通地连接于一紧邻之上游单元之该容室通道；以及(iii)除了最后一个单元以外，每一单元的该回避通道流通地连接于一紧邻之下游单元之该入口通道。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.18 US 62/206,7751.一种流体动力式转运晶片包含一单细胞局限单元阵列，每一单细胞局限单元包含：(a)一入口通道具有高L1、宽W1以及高H1，该入口通道并具有一前端以及一后端相对该前端，其中该后端具有一捕捉处；(b)一大容室具有直径M以及深度D，该大容室位于入口通道之该捕捉处的后方并具有一接收结构以一距离g间隔于该捕捉处，该大容室并具有一内部空间用来使多于一个之单细胞附着、成长、增生及/或转移；(c)一局限通道其长L2、宽W2以及高H2，该局限通道位于该捕捉处以及该接收结构之间且流通于该入口通道以及该大容室；(d)一容室通道其长L3、宽W3以及高H3，该容室通道可流通地位于该大容室后方且具有一前端及一后端相对该前端，该容室通道的该高H3小于该大容室的该高D；以及(e)一回避通道其长L4、宽W4以及高H4，该回避通道并列于该入口通道、该大容室以及该容室通道且具有一第一端及一第二端相对该第一端，该第一端自正位于该捕捉处前方的该入口通道分支出，而该第二端则由该容室通道的该后端接合于该容室通道，该回避通道的该宽W4及该高H4分别大于该局限通道的该宽W2及该高H2；其中在每一阵列栏中：(i)复数之该单细胞局限单元彼此可流通地连接；(ii)除了第一单元以外，每一单元的该入口通道可流通地连接于一紧邻之上游单元之该容室通道；以及(iii)除了最后一个单元以外，每一单元的该回避通道流通地连接于一紧邻之下游单元之该入口通道。2.如权利要求1所述的流体动力式转运晶片，其中在每一阵列栏中，每一单元之该容室通道流通地连接于一紧邻之下游单元之该入口通道。3.如权利要求2所述的流体动力式转运晶片，其中每一阵列栏之最后一个单元的容室通道流通于一出口通道。4.如权利要求3所述的流体动力式转运晶片，其中每一阵列栏之第一个单元之入口通道流通连接于一输入通道，且该最后一个单元之该出口通道流通连接于一输出通道。5.如权利要求4所述的流体动力式转运晶片，更包含(a)一输入部流通连接于该输入通道；以及(b)一输出部流通连接于该输出通道。6.如权利要求1所述的流体动力式转运晶片，其中位...

【专利技术属性】
技术研发人员：许佳贤，
申请(专利权)人：财团法人卫生研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71