微流控芯片及细胞培养设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种微流控芯片及细胞培养设备。该微流控芯片包括筛选部分和培养部分，筛选部分的筛选腔室的腔内高度和宽度均大于或等于细胞样品中的最大细胞的直径，筛选组件设置在筛选腔室内，并将筛选腔室分隔成间隔的进样腔部和出样腔部，筛选组件的每个筛选孔连通进样腔部和出样腔部，筛选孔能够使目标筛选细胞通过；培养部分包括培养单元，培养单元包括培养腔室，培养腔室的腔内高度等于目标筛选细胞的平均直径，培养腔室的腔内宽度大于目标筛选细胞中的最大细胞的直径，培养腔室与出样腔部连通。上述微流控芯片能够提高虾青素的含量。

Microfluidic chip and cell culture equipment

【技术实现步骤摘要】
微流控芯片及细胞培养设备
本技术涉及微流控
，特别是涉及一种为微流控芯片及细胞培养设备。
技术介绍
微藻(microalgae)是一类在陆地、海洋分布广泛，营养丰富、光合利用度高的自养生物，细胞代谢产生的色素、蛋白质、多糖等，使其在食品、医药、基因工程、液体燃料等领域具有非常重要的地位。藻类个体大小悬殊，只有在显微镜下才能分辨其形态的微小藻类类群，被人们称为微藻。微藻种类繁多，其胞内含有：蛋白质、脂类、藻多糖、β-胡萝卜素、多种无机元素(如Cu、Fe、Se、Mn、Zn等)等高价值的营养成分和化工原料。其中，虾青素(3,3′二羟基-β,β′-胡萝卜素-4,4′-二酮)作为一种藻类生产的高价值纯天然抗氧化物质，广泛存在于大多数甲壳类动物和鲑科鱼类体内，植物的叶、花、果，以及火烈鸟的羽毛中等。据报道，虾青素可以用于药理作用的研究如抗氧化、消炎、免疫调节、抗癌以及抗糖尿病，其抗氧化能力是β-胡萝卜素和维他命E的38倍及500倍。且美国食品药品监督管理局(FoodandDrugAdministration,FDA)已经证明，含有雨生红球藻产生的虾青素的膳食补充剂是安全的，人类每日建议摄取量为2mg～12mg。但是，天然的虾青素产量低及市场需求量大的矛盾仍旧导致其市场价格超高。2013年，虾青素的市场价格已达到了每千克5800美金。微藻是高纯度虾青素的主要天然来源，目前用于满足人类日常类的应用，如膳食补充剂、化妆品、食品和饮料中。雨生红球藻(H.pluvialis)是一种单细胞双鞭类微藻，由于其对于虾青素的高产性(产量可达细胞干重的1％～5％)，现已在工业上被认为是天然虾青素的丰富来源之一。雨生红球藻细胞的繁殖和虾青素的累积明显分为两个不同的生长阶段。在营养增长期(绿色)，细胞大小约为15μm～20μm，孢体呈水滴状并依赖双鞭毛运动。在足够的营养和舒适的养殖环境下，细胞不会累积虾青素并持续分裂增殖。当通过外部环境进行胁迫(磷酸盐饥饿、控制pH、高温和高光照)诱导时，不利的生长环境会促使雨生红球藻细胞内发生应激反应，使其从营养增长期转化至孢囊形成期，形成囊状细胞(20μm～30μm)，从而开始逐渐累积虾青素(未成熟孢囊/褐色)。持续的环境胁迫会使细胞继续进入至孢囊成熟期(30μm～40μm孢囊/红色)和细胞萌发期(40μm～50μm孢囊/深红色)以进一步累积虾青素。因此，在工业中，常采用快速生长的营养期细胞于室外培养系统或封闭的室内光生物反应器中大批量生产虾青素，然而其产量仍然降低，不能满足市场的需求。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种能够提高虾青素的产量的微流控芯片。此外，还提供一种细胞培养设备。一种微流控芯片，包括：筛选部分，包括筛选腔室和筛选组件，所述筛选腔室的腔内高度和宽度均大于或等于细胞样品中的最大细胞的直径，所述筛选组件设置在所述筛选腔室内，并将所述筛选腔室分隔成间隔的进样腔部和出样腔部，所述筛选组件具有多个间隔设置的筛选孔，每个所述筛选孔连通所述进样腔部和所述出样腔部，所述筛选孔能够使目标筛选细胞及小于所述目标筛选细胞的平均直径的细胞通过，其中，所述进样腔部具有进样口；及培养部分，包括培养单元，所述培养单元包括培养腔室，所述培养腔室的腔内高度等于所述目标筛选细胞的平均直径，所述培养腔室的腔内宽度大于所述目标筛选细胞中的最大细胞的直径，所述培养腔室与所述出样腔部连通，所述培养腔室具有排液孔，所述排液孔的孔径小于所述细胞样品中的最小细胞的直径。在其中一个实施例中，所述进样腔部还具有供未经过所述筛选孔的细胞流出的废液孔，所述废液孔靠近所述出样腔部设置，所述进样口远离所述出样腔部设置，所述筛选组件包括多个延伸方向平行的凸条，多个所述凸条沿一直线从靠近所述废液孔处向靠近所述进样口的方向间隔排列，而将所述筛选腔室分隔成间隔的所述进样腔部和所述出样腔部，相邻两个所述凸条之间的间隙形成一个所述筛选孔，所述直线相对所述凸条的延伸方向倾斜。在其中一个实施例中，每个所述凸条靠近所述进样腔部的一端的端面相对所述凸条的延伸方向倾斜，所述端面的倾斜方向和所述直线的倾斜方向相同。在其中一个实施例中，所述端面包括第一斜面部及与所述第一斜面部连接的第二斜面部，所述第一斜面部和所述第二斜面部的倾斜方向均与所述直线的倾斜方向相同，所述第一斜面部与所述凸条的延伸方向形成的锐角的角度大于所述第二斜面部与所述凸条的延伸方向形成的锐角的角度。在其中一个实施例中，所述第一斜面部与所述凸条的延伸方向的夹角为40°～60°，所述第二斜面部与所述凸条的延伸方向的夹角为30°～50°；及/或，所述直线与所述凸条的延伸方向的夹角为45°～60°。在其中一个实施例中，所述培养单元具有多个与所述出样腔部连通的对比腔室，部分所述对比腔室的腔内高度小于所述目标筛选细胞的平均直径，部分所述对比腔室的腔内高度大于所述目标筛选细胞的平均直径，每个所述对比腔室的腔内宽度均大于所述目标筛选细胞中的最大细胞的直径，每个所述对比腔室具有出液孔，所述出液孔的孔径小于所述细胞样品中的最小细胞的直径。在其中一个实施例中，腔内高度最小的所述对比腔室的腔内高度小于所述目标筛选细胞中的最小细胞的直径；及/或，腔内高度最大的所述对比腔室的腔内高度大于所述目标筛选细胞的平均直径。在其中一个实施例中，腔内高度最小的所述对比腔室的腔内高度小于或等于2微米；及/或，腔内高度最大的所述对比腔室的腔内高度大于或等于70微米。在其中一个实施例中，所述培养部分还具有进样流道，所述进样流道与所述出样腔部连通，所述培养腔室和多个所述对比腔室均与所述进样流道连通，所述培养单元具有排液流道，所述排液流道与所述排液孔、多个所述出液孔均连通，所述排液流道上还设有排液口。在其中一个实施例中，所述培养单元为多个，每个所述培养单元的所述培养腔室和多个所述对比腔室均与所述进样流道连通，多个所述培养单元的所述排液流道远离所述排液孔和所述出液孔的一端汇集，所述排液口位于多个所述培养单元的所述排液流道的汇集处。在其中一个实施例中，所述进样腔部还具有供未经过所述筛选孔的细胞流出的废液孔，所述筛选部分还具有废液流道，所述废液流道的一端与所述废液孔连通，另一端为废液口，所述废液流道的中部呈蛇形阵列状。在其中一个实施例中，所述培养腔室的腔内高度为所述目标筛选细胞的平均直径的60％～100％；及/或，所述筛选孔的孔径为所述目标筛选细胞的平均直径的60％～100％。在其中一个实施例中，所述微流控芯片包括芯片本体和载板，所述载板盖设在所述芯片本体上，以与所述芯片本体共同形成所述筛选部分和所述培养部分。在其中一个实施例中，每个所述培养腔室内设有支撑柱，所述支撑柱沿所述培养腔室的高度方向延伸，所述支撑柱的一端与所述培养腔室的室壁固接，另一端与所述载板抵接。一种细胞培养设备，包括：上述微流控芯片；进样器，能够与所述进样口连通，以向所述进样腔部加入所述细胞样品；抽取组件，能够使所述细胞本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微流控芯片，其特征在于，包括：/n筛选部分，包括筛选腔室和筛选组件，所述筛选腔室的腔内高度和宽度均大于或等于细胞样品中的最大细胞的直径，所述筛选组件设置在所述筛选腔室内，并将所述筛选腔室分隔成间隔的进样腔部和出样腔部，所述筛选组件具有多个间隔设置的筛选孔，每个所述筛选孔连通所述进样腔部和所述出样腔部，所述筛选孔能够使目标筛选细胞通过，其中，所述进样腔部具有进样口；及/n培养部分，包括培养单元，所述培养单元包括培养腔室，所述培养腔室的腔内高度等于所述目标筛选细胞的平均直径，所述培养腔室的腔内宽度大于所述目标筛选细胞中的最大细胞的直径，所述培养腔室与所述出样腔部连通，所述培养腔室具有排液孔，所述排液孔的孔径小于所述细胞样品中的最小细胞的直径。/n

【技术特征摘要】
1.一种微流控芯片，其特征在于，包括：
筛选部分，包括筛选腔室和筛选组件，所述筛选腔室的腔内高度和宽度均大于或等于细胞样品中的最大细胞的直径，所述筛选组件设置在所述筛选腔室内，并将所述筛选腔室分隔成间隔的进样腔部和出样腔部，所述筛选组件具有多个间隔设置的筛选孔，每个所述筛选孔连通所述进样腔部和所述出样腔部，所述筛选孔能够使目标筛选细胞通过，其中，所述进样腔部具有进样口；及
培养部分，包括培养单元，所述培养单元包括培养腔室，所述培养腔室的腔内高度等于所述目标筛选细胞的平均直径，所述培养腔室的腔内宽度大于所述目标筛选细胞中的最大细胞的直径，所述培养腔室与所述出样腔部连通，所述培养腔室具有排液孔，所述排液孔的孔径小于所述细胞样品中的最小细胞的直径。


2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述进样腔部还具有供未经过所述筛选孔的细胞流出的废液孔，所述废液孔靠近所述出样腔部设置，所述进样口远离所述出样腔部设置，所述筛选组件包括多个延伸方向平行的凸条，多个所述凸条沿一直线从靠近所述废液孔处向靠近所述进样口的方向间隔排列，而将所述筛选腔室分隔成间隔的所述进样腔部和所述出样腔部，相邻两个所述凸条之间的间隙形成一个所述筛选孔，所述直线相对所述凸条的延伸方向倾斜。


3.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，每个所述凸条靠近所述进样腔部的一端的端面相对所述凸条的延伸方向倾斜，所述端面的倾斜方向和所述直线的倾斜方向相同。


4.根据权利要求3所述的微流控芯片，其特征在于，所述端面包括第一斜面部及与所述第一斜面部连接的第二斜面部，所述第一斜面部和所述第二斜面部的倾斜方向均与所述直线的倾斜方向相同，所述第一斜面部与所述凸条的延伸方向形成的锐角的角度大于所述第二斜面部与所述凸条的延伸方向形成的锐角的角度。


5.根据权利要求4所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一斜面部与所述凸条的延伸方向的夹角为40°～60°，所述第二斜面部与所述凸条的延伸方向的夹角为30°～50°；及/或，所述直线与所述凸条的延伸方向的夹角为45°～60°。


6.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述培养单元具有多个与所述出样腔部连通的对比腔室，部分所述对比腔室的腔内高度小于所述目标筛选细胞的平均直径，部分所述对比腔室的腔内高度大于所述目标筛选细胞的平均直径，每个所述对比腔室的腔内宽度均大于所述目标筛选细胞中的最大细胞的直径，每个所述对比腔室具有出液孔，所述出液孔的孔径小于所述细胞样品...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚俊伊，朴宰源，崔允溢，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：新型
国别省市：广东;44