一种用于单细胞捕捉和培养的微流控芯片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于单细胞捕捉和培养的微流控芯片，包括组合在一起的上片和下片，所述上片和所述下片的相对表面上分别设置有挡块阵列和微孔阵列；所述挡块阵列的挡块与所述微孔阵列的微孔相对应地分隔分布，并配置成，所述挡块捕捉正向液流中的单个细胞并阻止正向液流中的细胞进入其正向前方的微孔，利用反向液流将所述挡块所捕捉的细胞冲出所述挡块并流入其反向前方的微孔；所述挡块阵列位于所述上片的所述表面形成的微流通道内，所述微流通道在所述微流控芯片上具有入口和出口。本实用新型专利技术能够简便高效地实现单细胞的捕捉、阵列化布置与培养。

Microfluidic chip for single cell capture and culture

The utility model discloses a microfluidic chip for single cell capture and cultivation, which comprises a combined upper chip and a lower chip, respectively provided with a block array and a micropore array on the relative surfaces of the upper chip and the lower chip, and the block array is separated and distributed corresponding to the micropore array. The block captures a single cell in the forward flow and prevents cells in the forward flow from entering a micropore in its forward direction, and uses the reverse flow to push the cells captured by the block out of the block and into a micropore in its reverse front; the block array is formed on the surface of the upper sheet. In the flow channel, the microfluidic channel has an inlet and an outlet on the microfluidic chip. The utility model is simple and efficient for single cell capture, array arrangement and cultivation.

【技术实现步骤摘要】
一种用于单细胞捕捉和培养的微流控芯片
本技术涉及一种用于单细胞捕捉和培养的微流控芯片。
技术介绍
单细胞分析已经发展成为细胞生物学领域研究细胞功能的一个关键问题，并且受限于工具和技术支持使得对单个细胞的分离，对后续的单细胞研究等问题变得越来越突出。传统提取单细胞的方式繁复、耗时、费力且效率不佳。而使用微流控芯片操纵单细胞，只需要将流体通入芯片，然后进行一定的操作即可得到实验结果。这只需要几分钟就能完成，可以提高实验效率，使得实验更加迅速、便捷。在微流控芯片上对单细胞进行阵列，则可同时进行多组对照实验，大大提高了实验效率。微流控芯片技术是一种以流体在微米尺度下的低雷诺数流动为主要特征的科学技术，是多种单元技术在微小可控平台上灵活组合与规模集成。我们可以在一块几平方厘米的微流控芯片上，构建出复杂的微通道网络，并对其中的流体进行准确的操纵和控制。这种芯片将不同的模块集成在一个小型的平台上，提供了极大的方便。目前，有很多基于挡块阵列的技术都可以通过微流控芯片操纵单细胞。美国德州研究人员使用挡块和墙壁对单细胞进行捕捉，并使细胞粘附在基底上，然后移除挡块和墙壁，从而使细胞留存在微流控芯片上。该方法的捕捉时间较长，而且无法和细胞培养有效的结合在一起。美国加州研究人员使用单体挡块阵列对单细胞进行捕捉，但捕捉成功率较低；而且每次捕捉需要24小时，效率较低。
技术实现思路
本技术的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于单细胞捕捉和培养的微流控芯片。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：一种用于单细胞捕捉和培养的微流控芯片，包括组合在一起的上片和下片，所述上片和所述下片的相对表面上分别设置有挡块阵列和微孔阵列；所述挡块阵列的挡块与所述微孔阵列的微孔相对应地分隔分布，并配置成，所述挡块捕捉正向液流中的单个细胞并阻止正向液流中的细胞进入其正向前方的微孔，而反向液流将所述挡块所捕捉的细胞冲出所述挡块并流入其反向前方的微孔；所述挡块阵列位于所述上片的所述表面形成的微流通道内，所述微流通道在所述微流控芯片上具有入口和出口。进一步地：一条所述微流通道将多个所述挡块阵列串联形成一条液体通道，或者多条所述微流通道将多个所述挡块阵列并联形成多条液体通道。所述挡块由轴对称的两个板状部分组成，所述两个板状部分在靠近其正向前方的微孔的一侧具有较大的间隙，在远离其正向前方的微孔的一侧具有较小的间隙，所述较大的间隙大于目标细胞的直径，所述较小的间隙小于目标细胞的直径。所述两个板状部分呈90度。所述挡块的对称轴与所述微流控芯片的流向平行。所述较大的间隙与所述微孔的直径相等；所述较小的间隙为目标细胞直径的0.4倍-0.8倍，优选0.6倍。所述挡块在所述微流通道中的高度为目标细胞直径1.2倍-2倍，优选1.5倍；优选地，所述挡块的高度与所述微流通道的深度相等。所述微孔的深度为目标细胞直径2倍-5倍，优选3倍。所述微流控芯片的液体入口和液体出口连接有用于驱动液体流动的注射泵。所述微流控芯片由上片和下片键合在一起制得。本技术具有如下有益效果：本技术提供的微流控芯片，可以将单细胞精确快速的从大量细胞中捕捉，固定到指定的位置，排列成阵列，用于单细胞的分析。使用本技术的微流控芯片，可以将单细胞捕捉、阵列、培养集成在单一微流控芯片上，通过简单的操作即可实施单细胞高通量获取与培养分析。本技术提供的用于单细胞捕捉和培养的微流控芯片，克服了目前已公开的技术中单细胞捕捉和培养技术存在的细胞成活率低、捕捉率低、成功率低、难以实现高通量捕捉等不足，本技术的微流控芯片利用流体力学原理和微流控技术，将流动聚焦理论与捕捉结构相结合，并与微孔板相配合，实现单细胞精确捕捉和培养，具有高捕捉率、高成功率、高通量、适用性强的特点，并且结构简单、易操作加工、成本低，进而成为能够满足科研和临床需求的工具，为单细胞研究提供发展机理、诊断及治疗等，提供了新的研究和实验手段。本技术具有以下优点：1.简便地实现了单细胞高效捕捉、阵列化地布置和培养；2.制作简单，成本低；3.高通量，可以同时完成多组对照实验；4.结构利于细胞被捕捉，捕捉效率高；5.细胞存活率高。附图说明图1是本技术实施例微流控芯片的上片和下片的组合示意图；图2是本技术实施例微流控芯片中的上片的仰视图；图3是本技术实施例微流控芯片的透视和局部放大图；图4是本技术实施例微流控芯片的单个捕捉结构示意图；图5是本技术实施例微流控芯片捕捉和培养的流程示意图，图中从上至下依次为流道冲洗，细胞捕获，细胞冲洗，反向冲洗捕获，细胞培养五个步骤。附图标记说明：1-上片；2-下片；3-液体入口；4-液体出口；5-微孔；6-微流通道；7-挡块；8-目标细胞。具体实施方式以下对本技术的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本技术的范围及其应用。参阅图1至图5，在一种实施例中，一种用于单细胞捕捉和培养的微流控芯片，包括组合在一起的上片1和下片2，所述上片1和所述下片2的相对表面上分别设置有挡块阵列和微孔阵列；所述挡块阵列的挡块7与所述微孔阵列的微孔5相对应地分隔分布，并配置成，所述挡块7能够捕捉正向液流中的单个细胞并阻止正向液流中的细胞进入其正向前方的微孔5(图4中挡块7左侧的微孔5所示即为其正向前方的微孔，正向液流在图3-图5中为从右往左的流向)，而反向液流则将所述挡块7所捕捉的细胞冲出所述挡块7并流入其反向前方的微孔(图4中的挡块7右侧的未示出的微孔为其反向前方的微孔，反向液流在图3-图5中为从左往右的流向)；所述上片1表面的挡块7在所述上片1的表面并联成挡块阵列，通过所述上片1表面的微流通道6串联成一条液体通道或者并联成多条液体通道，每条液体通道在所述微流控芯片上具有一个液体入口3和一个液体出口4。在优选的实施例中，所述挡块7由轴对称的两个板状部分组成，所述两个板状部分在靠近其正向前方的微孔5的一侧具有较大的间隙，在远离其正向前方的微孔5的一侧具有较小的间隙，所述较大的间隙大于目标细胞的直径，所述较小的间隙小于目标细胞的直径。在更优选的实施例中，所述两个板状部分呈90度。在优选的实施例中，所述上片1的挡块7的对称轴与所述微流控芯片的流向平行。在优选的实施例中，所述较大的间隙与所述微孔5的直径相等；所述较小的间隙为目标细胞8直径的0.4倍-0.8倍，最优选为0.6倍。在优选的实施例中，所述上片1的挡块7在微流通道中形成的阻挡高度为目标细胞8直径1.2倍-2倍，最优选为1.5倍。所述挡块7的高度可以设置成与所述微流通道6的深度相等。在优选的实施例中，所述下片2的微孔5的深度为目标细胞8直径2倍-5倍，最优选为3倍。在优选的实施例中，所述微流控芯片拥有一个液体入口3和一个液体出口4，这两个液体入口3和液体出口4贯穿整个上片1，并与上片1的微流通道6相连。在优选的实施例中，所述微流控芯片的液体入口3和液体出口4连接有用于驱动液体流动的注射泵。在优选的实施例中，所述微流控芯片的上片1和下片2通过AutoCAD进行二维模型绘制，将图形制作在掩膜版上，通过光刻技术复制成SU-8结构，通过软光刻法复制到PDMS上。在优选的实施例中，所述微流控芯片由上片1和下片本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于单细胞捕捉和培养的微流控芯片，其特征在于，包括组合在一起的上片和下片，所述上片和所述下片的相对表面上分别设置有挡块阵列和微孔阵列；所述挡块阵列的挡块与所述微孔阵列的微孔相对应地分隔分布，并配置成，所述挡块捕捉正向液流中的单个细胞并阻止正向液流中的细胞进入其正向前方的微孔，而反向液流将所述挡块所捕捉的细胞冲出所述挡块并流入其反向前方的微孔；所述挡块阵列位于所述上片的所述表面形成的微流通道内，所述微流通道在所述微流控芯片上具有入口和出口。

【技术特征摘要】
1.一种用于单细胞捕捉和培养的微流控芯片，其特征在于，包括组合在一起的上片和下片，所述上片和所述下片的相对表面上分别设置有挡块阵列和微孔阵列；所述挡块阵列的挡块与所述微孔阵列的微孔相对应地分隔分布，并配置成，所述挡块捕捉正向液流中的单个细胞并阻止正向液流中的细胞进入其正向前方的微孔，而反向液流将所述挡块所捕捉的细胞冲出所述挡块并流入其反向前方的微孔；所述挡块阵列位于所述上片的所述表面形成的微流通道内，所述微流通道在所述微流控芯片上具有入口和出口。2.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，一条所述微流通道将多个所述挡块阵列串联形成一条液体通道，或者多条所述微流通道将多个所述挡块阵列并联形成多条液体通道。3.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述挡块由轴对称的两个板状部分组成，所述两个板状部分在靠近其正向前方的微孔的一侧具有较大的间隙，在远离其正向前方的微孔的一侧具有较小的间隙，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旻，常诚谊，钱翔，王晓浩，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：新型
国别省市：广东,44