The invention discloses a microfluidic chip for three-dimensional functional culture of cardiomyocytes, a preparation method and a method for detecting mechanical and electrical characteristics, including a groove chamber structure and an electrode substrate, for three-dimensional culture of cardiomyocytes and testing mechanical and electrical characteristics; a suspension culture medium of cardiomyocytes is added to the groove and is passed through the groove node. The structure guides the cardiomyocytes to cling to the posts and grow along the channels in the trough to form striped cardiomyocytes; the mechanical analysis of the bending degree of the posts caused by the pulsatile contraction of the cardiomyocytes is carried out to detect the physiological characteristics or pathological defects of the cardiomyocytes; and the inversion of the electrode base plate leads to the formation of striped cardiomyocytes. The action potential of myocardial tissue can be monitored by contacting the electrodes of myocardial tissue and electrode base plate, and the electrophysiological characteristics or pathological defects of myocardial tissue can be analyzed electronically. The microfluidic chip of the invention is made of transparent and non-toxic materials, which can monitor and analyze the dynamic growth and maturation process of tissues in real time under a microscope, and study the physiological and pathological characteristics of myocardial cells.
【技术实现步骤摘要】
用于心肌细胞三维功能性培养的微流控芯片及制备方法及力学电学特性检测方法
本专利技术涉及微流控技术及动物组织培养分析领域,尤其涉及一种用于心肌细胞三维功能性培养的微流控芯片及制备方法及力学电学特性检测方法。
技术介绍
微流控技术是指操控微小体积的流体完成将生物、化学等多交叉学科的实验手段。在生物实验领域,能够将生物组织培养缩小到对单个细胞操作和分析的精度水平。同时,通过各个操作单元间建立的微通道网络内流体的流动形成互相联系的系统,从而能从整体上实现特定功能。微流控技术既能做到微型化,即实现对生物细胞的单独操控,又能做到集成化,即实现多个生物操作的集合,体现了其灵活多变的特点。微流控芯片中通过微结构可以实现对生物细胞、组织的捕获、分选、培养等操作,从而使得微流控芯片在生物领域有着广泛的利用价值。在芯片的微结构内获得细胞后,通过施加能够模拟的符合细胞生存的类体内生理环境条件,在抗菌环境、温度适宜且营养充足的条件下,使细胞生长、分裂、分化并形成结构,表达功能。微流控芯片依托于微加工技术,能够构建不同尺度且相对独立的的三维结构,从而实现对各个功能单元如微沟道、微泵、微阀和微反应器在局部的集成。此外利用微加工技术可将电学测量引入生物学研究中,通过对生物细胞或组织进行电阻抗频谱分析,可以作为生物电学分析依据,辅助细胞或组织的特性检测。生物电学测量具有对生物体几乎没有影响、稳定可靠、分析简单、方法成熟等优势,在特性检测、生物传感方面有着广阔的前景。动物组织培养是指将动物的细胞取出,放置于模拟的符合细胞生存的类体内生理环境条件中,在抗菌环境、温度适宜且营养充足的条件下,使细 ...
【技术保护点】
1.一种用于心肌细胞三维功能性培养的微流控芯片,其特征在于:包括圆形腔室结构(10),立于腔室底面的立柱结构(20),与腔室等深连通的长方形连通通道(30)和分离式电学性能测量电极(40);所述圆形腔室结构(10)包括上侧圆形无顶腔室(101),左侧圆形无顶腔室(102)和右侧圆形无顶腔室(103);所述三个圆形无顶腔室的圆心分别位于正三角形的三个顶点处,且腔室等深等直径;所述立柱结构(20)包括上侧圆柱体立柱(201),左侧圆柱体立柱(202),右侧圆柱体立柱(203);所述各立柱截面与各圆形无顶腔室的圆心对准,高度与槽深相等或略低于槽深,使得所述圆形腔室两两连通;所述长方形连通通道(30)包括左侧连通通道(301),下侧连通通道(302)和右侧连通通道(303);所述各连通通道分别与各圆形无顶腔室连通对准,各连通通道均为长方形无顶深槽结构,槽深与圆形腔室等深;所述分离式电学性能测量电极(40)包括上侧电极(401),左侧电极(402),右侧电极(403),电极底板基座(404)和用于连接外部信号处理电路的导线(405);所述测量电极分别与所述圆柱体立柱相对齐。
【技术特征摘要】
1.一种用于心肌细胞三维功能性培养的微流控芯片,其特征在于:包括圆形腔室结构(10),立于腔室底面的立柱结构(20),与腔室等深连通的长方形连通通道(30)和分离式电学性能测量电极(40);所述圆形腔室结构(10)包括上侧圆形无顶腔室(101),左侧圆形无顶腔室(102)和右侧圆形无顶腔室(103);所述三个圆形无顶腔室的圆心分别位于正三角形的三个顶点处,且腔室等深等直径;所述立柱结构(20)包括上侧圆柱体立柱(201),左侧圆柱体立柱(202),右侧圆柱体立柱(203);所述各立柱截面与各圆形无顶腔室的圆心对准,高度与槽深相等或略低于槽深,使得所述圆形腔室两两连通;所述长方形连通通道(30)包括左侧连通通道(301),下侧连通通道(302)和右侧连通通道(303);所述各连通通道分别与各圆形无顶腔室连通对准,各连通通道均为长方形无顶深槽结构,槽深与圆形腔室等深;所述分离式电学性能测量电极(40)包括上侧电极(401),左侧电极(402),右侧电极(403),电极底板基座(404)和用于连接外部信号处理电路的导线(405);所述测量电极分别与所述圆柱体立柱相对齐。2.根据权利要求1所述的用于心肌细胞三维功能性培养的微流控芯片,其特征在于:所述长方形连通通道(30)内连通通道的宽度均小于个圆形无顶腔室的直径。3.根据权利要求1所述的,其特征在于:所述圆形腔室结构(10),立柱结构(20)和长方形连通通道(30)引导心肌细胞沿着上侧圆柱体立柱(201)、左侧圆柱体立柱(202)、右侧圆柱体立柱(203)及左侧连通通道(301)、下侧连通通道(302)、右侧连通通道(303)生长成熟并形成具有一定生理功能的心肌组织。4.根据权利要求1所述的用于心肌细胞三维功能性培养的微流控芯片,其特征在于:所述立柱结构(20)为可弹性弯曲结构,可受心肌组织收缩牵拉而弯曲,通过计算立柱顶部弯曲时的水平位移可获得心肌细胞在肌纤维搏动能力的测定。5.根据权利要求1所述的用于心肌细胞三维功能性培养的微流控芯片,其特征在于:所述分离式电学性能测量电极(40)通过结构倒置与心肌组织相接触,并通过导线(405)向上侧电极(401)施加输入信号,通过导线(405)获得左侧电极(402)和右侧电极(403)的接收信号,并传送至外部信号处理电路中分析处理,获得心肌组织电学特性。6.一种用于心肌细胞三维功...
【专利技术属性】
技术研发人员:朱真,王颖瀛,王蜜,潘德京,黄宁平,张宁,
申请(专利权)人:东南大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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