一种基于微通道阵列的多细胞表面部分区域磁化装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于微通道阵列的多细胞表面部分区域磁化装置及方法，装置包括玻璃基底层和PDMS通道层，PDMS通道层通过等离子清洗后与玻璃基底层键合；PDMS通道层包括设置在PDMS通道层上的一端设置有圆形入口腔、另一端设置有圆形出口腔的微流体直通道，微流体直通道主要由50个独立的且之间具有一定间隙的微通道组成。每个微通道依靠压力和微流体流动来实现单个细胞的捕获，再结合细胞和磁性纳米颗粒的相互作用使细胞表面的部分区域附着磁性纳米颗粒。本发明专利技术采用微流控芯片作为实验平台，实验操作步骤简单，易于实现，具有体积小、耗时短等优点。

A Multicellular Surface Partial Area Magnetization Device and Method Based on Microchannel Array

【技术实现步骤摘要】
一种基于微通道阵列的多细胞表面部分区域磁化装置及方法
本专利技术涉及一种对细胞表面的部分区域附着磁性纳米颗粒的
，具体而言，尤其涉及一种基于微通道阵列的多细胞表面部分区域磁化附装置及方法。
技术介绍
微流控芯片近年来在各个领域中获得了越来越多的关注，比如：化学分析、单细胞分析、医疗诊断和组织工程等领域。它的优势在于简单快速的加工过程，缩短了分析时间，检测小容量样品的高灵敏度以及可实现多功能集成化等。而基于微流控芯片对生物颗粒或者细胞进行操控如筛选、分离、捕获与富集，在生物医疗、临床诊断、食物细菌检测以及环境监测等领域具有重要的影响，因而得到了众多学者的研究，微流控芯片越来越被人们熟知，微流控芯片又被称之为芯片实验室，该芯片可构建出不同的微通道形状对流体进行精确的控制，完成生物化学反应。同时具有体积小、所需样品少、利于集成等优点。细胞磁性纳米颗粒吸附的方法通常是在一个容器中放入目标细胞和颗粒，然后在紫外线照射下进行搅拌，使磁性纳米颗粒均匀的分布在目标细胞的整个表面，耗时较长，且为使细胞和磁性纳米颗粒的黏附效果达到最好的状态，需寻找目标细胞和磁性纳米颗粒的用量比例，得到的细胞表面整个区域都有磁性纳米颗粒的粘附，即细胞表面所有区域都处于磁性状态。若单个细胞具有两种不同的状态，即一半具有磁性，一半无磁性，则可依据细胞的磁性状态采用简单的方式对其进行操控，例如使细胞一半受到磁力吸引，一半无磁力吸引，则整个细胞处于不平衡状态，可通过控制力的大小对细胞进行操控，产生旋转运动，利于细胞的观察分析。目前，对细胞操控的研究越来越多，实验所需样品数量也逐日上升，每次处理细胞样品都需要较长时间和重复性操作来获取所需样品的数量，若一次处理便可对多个细胞进行细胞表面部分区域磁化操作可满足大量样品的需求，减少人工的重复性操作，节省人力和时间，简化了实验前细胞准备的工作。
技术实现思路
根据上述提出的技术问题，而提供一种基于微通道阵列的多细胞表面部分区域磁化装置及方法。本专利技术通过设计微通道结构实现多个细胞的捕获，再利用微通道中的压强特点和流体流动理论分别在每个细胞的表面部分区域粘附上些许磁性纳米颗粒，使细胞表面部分区域因附着磁性纳米颗粒而具有磁性，其余处于非磁性状态，从而实现一个细胞具有两种不同的状态，可以根据单个细胞表面不对等的状态对细胞进行不同的处理方法以及研究和分析。本专利技术采用的技术手段如下：一种基于微通道阵列的多细胞表面部分区域磁化装置，包括玻璃基底层、PDMS通道层；所述PDMS通道层通过等离子清洗后与玻璃基底层键合；所述PDMS通道层包括：设置在PDMS通道层上的一端设置有圆形入口腔、另一端设置有圆形出口腔的微流体直通道，所述微流体直通道主要由50个独立的且之间具有一定间隙的微通道组成。进一步地，所述50个微通道之间的间距为D1，通过移液枪向圆形入口腔中通入样品，通过压力差和斯托克斯阻力的作用，细胞随流体在微流体直通道中做层流流动。进一步地，所述PDMS通道层中50个微通道均由相同尺寸的矩形组成，每个微通道的横截面直径为D2，小于单细胞直径，在圆形出口腔处用移液枪往外吸力，依据芯片中压力作用和流体流动原理，每个微通道口处会卡住一个细胞，从而实现50个细胞的捕获，其余细胞用移液枪吸走。进一步地，50个细胞分别单独捕获后，每个细胞的部分区域处于每个微通道内侧，每个细胞的其余区域裸露在每个微通道的外侧，正对流体流动的方向，磁性纳米颗粒通入微流体直通道内后，依据胶体之间的相互作用，细胞和磁性纳米颗粒产生碰撞结合，从而实现裸露在每个微通道外侧的细胞表面粘附着磁性纳米颗粒，处于每个微通道内侧的细胞表面无颗粒粘附。进一步地，对于捕获的50个细胞，每个细胞表面的部分区域因裸露在每个微通道外侧可粘附磁性纳米颗粒而具有磁性，处于每个微通道内侧的细胞表面因无磁性纳米颗粒粘附处于无磁性状态，从而实现50个细胞的捕获，并且每个细胞具有磁性和无磁性两种状态。进一步地，所述的微流体直通道中的微通道数量可以随要求而变化，可以捕获50个以上或50个以下任意数量的多个细胞，从而进行任意数量多个细胞磁性纳米颗粒的粘附。本专利技术还提供了一种基于微通道阵列的多细胞表面部分区域磁化方法，包括如下步骤：步骤1、将细胞样品溶液放入离心管中通过离心处理，加入缓冲液，摇匀，重复多次，得到细胞悬液；将该细胞悬液以实验缓冲液稀释至所需浓度；步骤2、将磁性纳米颗粒溶液放入离心管中通过离心处理，加入缓冲液，摇匀，重复多次，得到磁性纳米颗粒悬液；将该磁性纳米颗粒悬液以实验缓冲液稀释至所需浓度；步骤3、通过移液枪向圆形入口腔中加入适量实验缓冲液，再将移液枪放在圆形出口腔处向外吸力，使液体分别流入50个微通道中，排净微流体直通道中的空气，以防微流体直通道中产生气泡；步骤4、通过移液枪向圆形入口腔中加入适量处理后的细胞悬液，再将移液枪放在圆形出口腔处向外吸力，使50个细胞分别卡在50个微通道的入口处，以此来实现50个细胞的捕获，其余细胞再用移液枪在圆形入口腔处吸走；步骤5、通过移液枪向圆形入口腔3中加入适量处理后的磁性纳米颗粒悬液，磁性纳米颗粒随流体流动，在捕获的50个细胞处可分别实现细胞表面的部分区域粘附磁性纳米颗粒，其余磁性纳米颗粒再用移液枪在圆形入口腔处吸走。较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术提供的基于微通道阵列的多细胞表面部分区域磁化装置，通过对微通道的设计可以实现多个细胞的捕获，再利用微通道中压强特点、微流体流动的特性和细胞与磁性纳米颗粒的之间的相互作用可分别使单个细胞表面的部分区域上附着磁性纳米颗粒，使细胞表面部分区域因吸附着磁性纳米颗粒而具有磁性，其余部分处于非磁性状态，从而实现多个细胞的每个细胞表面具有两种不同的状态。2、本专利技术提供的基于微通道阵列的多细胞表面部分区域磁化装置结构简单、加工方便，具有操作简单、自动化程度高等优点，可用于细胞生物学研究、疾病早期诊断与治疗和单个细胞的操控等领域。基于上述理由本专利技术可在细胞检测等领域广泛推广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本专利技术装置整体结构示意图。图2为本专利技术装置PDMS通道层的结构示意图。图中：1、玻璃基底层；2、PDMS通道层；3、圆形入口腔；4、微流体直通道；5、圆形出口腔。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通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，都属于本专利技术保护的范围。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微通道阵列的多细胞表面部分区域磁化装置，其特征在于，包括玻璃基底层(1)、PDMS通道层(2)；所述PDMS通道层(2)通过等离子清洗后与玻璃基底层键合；所述PDMS通道层(2)包括：设置在PDMS通道层(2)上的一端设置有圆形入口腔(3)、另一端设置有圆形出口腔(5)的微流体直通道(4)，所述微流体直通道(4)主要由50个独立的且之间具有一定间隙的微通道组成。

【技术特征摘要】
1.一种基于微通道阵列的多细胞表面部分区域磁化装置，其特征在于，包括玻璃基底层(1)、PDMS通道层(2)；所述PDMS通道层(2)通过等离子清洗后与玻璃基底层键合；所述PDMS通道层(2)包括：设置在PDMS通道层(2)上的一端设置有圆形入口腔(3)、另一端设置有圆形出口腔(5)的微流体直通道(4)，所述微流体直通道(4)主要由50个独立的且之间具有一定间隙的微通道组成。2.根据权利要求1所述的基于微通道阵列的多细胞表面部分区域磁化装置，其特征在于，所述50个微通道之间的间距为D1，通过移液枪向圆形入口腔(3)中通入样品，通过压力差和斯托克斯阻力的作用，细胞随流体在圆形入口腔(3)和50个微通道入口前的微流体通道中做层流流动。3.根据权利要求1所述的基于微通道阵列的多细胞表面部分区域磁化装置，其特征在于，所述PDMS通道层(2)中50个微通道均由相同尺寸的矩形组成，每个微通道的横截面直径为D2，小于单细胞直径，在圆形出口腔(5)处用移液枪往外吸力，依据微流体直通道(4)中压力作用和流体流动原理，每个微通道口处会卡住一个细胞，从而实现50个细胞的捕获，其余细胞用移液枪吸走。4.根据权利要求1所述的基于微通道阵列的多细胞表面部分区域磁化装置，其特征在于，50个细胞分别单独捕获后，每个细胞的部分区域处于每个微通道内侧，每个细胞的其余区域裸露在每个微通道的外侧，正对流体流动的方向，磁性纳米颗粒通入微流体直通道内后，依据胶体之间的相互作用，细胞和磁性纳米颗粒产生碰撞结合，从而实现裸露在每个微通道外侧的细胞表面粘附着磁性纳米颗粒，处于每个微通道内侧的细胞表面无颗粒粘附。5.根据权利要求4所述的基于微通道阵列的多细胞表面部分区域磁化装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊生，陈萌萌，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21