用于培养及检测肺癌细胞的微流控芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种用于培养及检测肺癌细胞的微流控芯片，该微流控芯片由下至上依次包括细胞培养层、微通道层和封盖层，细胞培养层和微通道层由水凝胶材料制成，细胞培养层上设有细胞培养室和代谢物收集池a部，微通道层上设有模拟人体肺部结构的流体微通道和代谢物收集池b部，封盖层覆盖在微通道层上，在封盖层的一端设有与进样口相通的通孔，在封盖层上、且对应于代谢液收集池的位置设有检测窗口；本发明专利技术可同时培养多组细胞样本，为细胞提供三维生长环境，其完全模拟人体肺部组织结构，为细胞提供更接近于人体的生长环境，其代谢产物非常接近于人体细胞的代谢产物，使检测数据更加贴近于人体真实情况，更利于对肺癌的早期诊断。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微流控芯片，具体涉及一种用于培养及检测肺癌细胞的微流控芯片。
技术介绍
肺癌又名支气管癌，其发生于支气管粘膜上皮，是发病率和死亡率增长最快，对人群健康和生命威胁最大的恶性肿瘤之一。由于肺癌早期症状不明显，常常发现时已经到了晚期，因此，对肺癌进行早期诊断和早期治疗是防治肺癌并降低病死率的最有效方法。目前临床上，肺癌的常见诊断方法有如下几种：X射线检测、电子计算机断层扫描（CT）、磁共振断层扫描（MRI）、痰脱落细胞检查、纤维支气管检查、经皮肺穿刺活检等，虽然此类检查方法能达到预期肺癌诊断的效果，但是采用这些方法的设备庞大、价格昂贵，对病人创伤大，还需要熟练操作的专业人员进行操作，并且得到的结果还要专业的医务人员进行分析处理，大大加大了医务人员的负担。微流控芯片(microfluidicchip),又称微全分析系统(micrototalanalysissystem,ì-TAS)或者芯片实验室(lab-on-a-chip),是指把化学和生物等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测及细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成或基本集成到一块几平方厘米(甚至更小)的芯片上,由微通道形成网络,以可控流体贯穿整个系统,用以取代常规化学或生物实验室的各种功能的一种技术平台，其具有分离效率高、分析速度快、分离模式多、所需样品少、应用范围广、自动化程度高等优点。但是，微流控芯片技术在当前主要还处于起步阶段，其用于肺癌细胞培养及检测领域的相关技术和方法尚未见报道。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术主要目的是提供一种能够模拟人体肺部组织结构，可对单个肺癌细胞进行培养，并对其生长状况进行实时监控的微流控芯片。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：用于培养及检测肺癌细胞的微流控芯片，该微流控芯片由下至上依次包括细胞培养层、微通道层和封盖层，细胞培养层和微通道层由水凝胶材料制成。所述细胞培养层上设有细胞培养室和代谢物收集池a部；所述细胞培养室为向下凹陷的圆形凹孔，细胞培养室为60个，60个细胞培养室呈5×12阵列排列，每个细胞培养室直径为1.5mm；所述代谢物收集池a部为16mm×11mm的矩形槽结构，该代谢物收集池a部的一侧紧邻细胞培养室，另一侧靠近芯片的端部。所述微通道层上设有模拟人体肺部结构的流体微通道和代谢物收集池b部；所述流体微通道包括总通道、第一支通道、第二支通道和微通道，总通道的一端为进样口，另一端分化为两个第一支通道，每个第一支通道再分化为两个第二支通道，第二支通道再分化为多个相互连通的微通道；所述微通道为网状结构，在多条微通道交汇处、且对应于细胞培养室的位置设有与细胞培养室相通的细胞捕获孔，该细胞捕获孔的直径为1.5mm；所述代谢物收集池b部为镂空结构，其形状与代谢物收集池a部相匹配、且与代谢物收集池a部相重合，代谢物收集池a部与代谢物收集池b部共同形成一代谢物收集池。所述封盖层覆盖在微通道层上，在封盖层的一端设有与进样口相通的通孔，在封盖层上、且对应于代谢液收集池的位置设有检测窗口，该检测窗口为镂空结构，在检测窗口上设有可覆盖该检测窗口的门，该门与封盖层滑动配合；所述门上设有通气孔和泵孔。进一步，所述水凝胶材料由预聚物和光引发剂制成，其中，预聚物包括PEGDA、HEMA和NVP，PEGDA与HEMA的体积比为(1.5~2.33)：1,NVP的体积为PEGDA与HEMA总体积的10%~15%,所述光引发剂采用Irgacure2959，Irgacure2959的质量为预聚物质量的0.3%~0.45%。更进一步，其特征在于，总通道、第一支通道、第二支通道与微通道均为平滑过渡。更进一步，所述总通道的内径为2.5mm，第一支通道的最大内径为5mm，微通道的内径为1mm；总通道进样口至微通道入口端的直线距离为18mm，微通道入口端至其出口端的直线距离为35mm。更进一步，所述预聚物中，PEGDA与HEMA的体积比为1.5：1,NVP的体积为PEGDA与HEMA总体积的10%，光引发剂的质量为预聚物质量的0.4%。更进一步，所述预聚物中，PEGDA与HEMA的体积比为2.3：1,NVP的体积为PEGDA与HEMA总体积的15%，光引发剂的质量为预聚物质量的0.3%。相对于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：1、在细胞培养层上设置多个细胞培养室，最多可同时培养60组细胞样本；将每个细胞培养室的直径设置为1.5mm，可在同等厚度的情况下，大大增加细胞培养室的体积，有利于细胞贴壁，有利于细胞触角、鞭毛立体生长。2、在微通道层上设置有模拟人体肺部组织结构的流体微通道，可通过流体微通道进样口注入细胞悬浮液或培养液，细胞悬浮液或培养液通过流体微通道的分流作用均匀的充满每个细胞培养室，该流体微通道完全模拟人体肺部组织结构，为细胞提供更接近于人体的生长环境，其代谢产物非常接近于人体细胞的代谢产物，使检测数据更加贴近于人体真实情况，为后续的分析工作提供更准确的科学依据，以利于对肺癌的早期诊断。3、代谢液收集池为16mm×11mm的矩形槽结构，其收集的细胞代谢液体积完全满足检测需要，可直接采用卟啉传感器可视阵列芯片或其他检测仪器对代谢液收集池中的细胞代谢液进行实时检测，省略了对代谢液收集池中的代谢液进行收集的步骤，避免了因各微流控芯片培养的细胞样本的差异性对检测数据的影响。4、采用本专利技术配方制成的水凝胶材料，具有良好的生物相容性、细胞粘附力、易得性、低消耗性，制成的水凝胶芯片进一步的模拟人体内部组织环境，为下一步的肺癌细胞代谢液标志物检测打下基础。附图说明图1为细胞培养层结构示意图；图2为微通道层结构示意图；图3为封盖层结构示意图。其中，1为细胞培养室，2为代谢液收集池a部，3为流体微通道，4为细胞捕获孔，5为代谢液收集池b部，6为细胞培养层，7为微通道层，8为封盖层，9为门，10为检测窗口，11为通孔，12为通气孔，13为泵孔。具体实施方式下面结合附图和实例对本专利技术作进一步详细地说明。参见图1~图3：用于培养及检测肺癌细胞的微流控芯片为三层片状物叠合而成的三层结构，其由下至上依次包括细胞培养层6、微通道层7和封盖层8。细胞培养层6和微通道层7由水凝胶材料制成。细胞培养层6的厚度为1mm，在细胞培养层6上设有细胞培养室1和代谢液收集池a部2。细胞培养室1为向下凹陷的圆形凹孔。本实施例中，在细胞培养层6上设置有60个细胞培养室1，60个细胞培养室1呈矩阵排列，每排12个，共5排。每个细胞培养室1的直径为1.5mm。代谢液收集池a部2的一侧紧邻细胞培养室1，另一侧靠近芯片的端部。代谢液收集池a部2为矩形槽结构，其长度为16mm，宽度为11mm。在微通道层7上设有模拟人体肺部结构的流体微通道3和代谢液收集池b部5。流体微通道3与位于细胞培养层6上的每个细胞培养室1相通。本实施例中，流体微通道3包括总通道，总通道的一端为进样口，用于注入细胞悬浮液或培养液；另一端分化为两个第一支通道，每个第一支通道再分化为两个第二支通道，第二支通道再分化为多个相互连通的微通道，微通道为网状结构，在多条微通道交汇处、且对应于细胞培养室1的位置设有与细胞培养室相通的细胞捕获孔4，该细胞捕获孔4的直径为1.5mm，用于捕获细胞，细胞由本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于培养及检测肺癌细胞的微流控芯片，其特征在于，该微流控芯片由下至上依次包括细胞培养层、微通道层和封盖层，细胞培养层和微通道层由水凝胶材料制成；所述细胞培养层上设有细胞培养室和代谢物收集池a部；所述细胞培养室为向下凹陷的圆形凹孔，细胞培养室为60个，60个细胞培养室呈5×12阵列排列，每个细胞培养室直径为1.5mm；所述代谢物收集池a部为16mm×11mm的矩形槽结构，该代谢物收集池a部的一侧紧邻细胞培养室，另一侧靠近芯片的端部；所述微通道层上设有模拟人体肺部结构的流体微通道和代谢物收集池b部；所述流体微通道包括总通道、第一支通道、第二支通道和微通道，总通道的一端为进样口，另一端分化为两个第一支通道，每个第一支通道再分化为两个第二支通道，第二支通道再分化为多个相互连通的微通道；所述微通道为网状结构，在多条微通道交汇处、且对应于细胞培养室的位置设有与细胞培养室相通的细胞捕获孔，该细胞捕获孔的直径为1.5mm；所述代谢物收集池b部为镂空结构，其形状与代谢物收集池a部相匹配、且与代谢物收集池a部相重合，代谢物收集池a部与代谢物收集池b部共同形成一代谢物收集池；所述封盖层覆盖在微通道层上，在封盖层的一端设有与进样口相通的通孔，在封盖层上、且对应于代谢液收集池的位置设有检测窗口，该检测窗口为镂空结构，在检测窗口上设有可覆盖该检测窗口的门，该门与封盖层滑动配合；所述门上设有通气孔和泵孔。...

【技术特征摘要】
1.用于培养及检测肺癌细胞的微流控芯片，其特征在于，该微流控芯片由下至上依次包括细胞培养层、微通道层和封盖层，细胞培养层和微通道层由水凝胶材料制成；所述细胞培养层上设有细胞培养室和代谢物收集池a部；所述细胞培养室为向下凹陷的圆形凹孔，细胞培养室为60个，60个细胞培养室呈5×12阵列排列，每个细胞培养室直径为1.5mm；所述代谢物收集池a部为16mm×11mm的矩形槽结构，该代谢物收集池a部的一侧紧邻细胞培养室，另一侧靠近芯片的端部；所述微通道层上设有模拟人体肺部结构的流体微通道和代谢物收集池b部；所述流体微通道包括总通道、第一支通道、第二支通道和微通道，总通道的一端为进样口，另一端分化为两个第一支通道，每个第一支通道再分化为两个第二支通道，第二支通道再分化为多个相互连通的微通道；所述微通道为网状结构，在多条微通道交汇处、且对应于细胞培养室的位置设有与细胞培养室相通的细胞捕获孔，该细胞捕获孔的直径为1.5mm；所述代谢物收集池b部为镂空结构，其形状与代谢物收集池a部相匹配、且与代谢物收集池a部相重合，代谢物收集池a部与代谢物收集池b部共同形成一代谢物收集池；所述封盖层覆盖在微通道层上，在封盖层的一端设有与进样口相通的通孔，在封盖层上、且对应于代谢液收集池的位置设有检测窗口，该检测窗口为镂空结构，在检测窗口上设有可覆盖该检测窗口的门，该门与封盖层滑动配合；所述门上设有通气孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍丹群，邓艳，郭明遗，侯长军，杨眉，法焕宝，罗小刚，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85