一种多功能微流控芯片及其制备方法与应用技术

一种多功能微流控芯片，从上至下依次设置有微阀控制通道层、流体通道层和玻璃基底层；所述微阀控制通道层与流体通道层通过PDMS热键合构成流体通道单元，所述流体通道单元与玻璃基底层通过等离子键合成一体。芯片整体的三大功能结构单元分别用于单细胞液滴生成、细胞培养及钙离子灌注或药物干预，细胞培养区分为结构相同的细胞培养池。通过控制阀的开闭，实现对微流体的灵活操控，独立的辅助流体灌注单元，避免了提前凝胶化、凝胶堵塞通道及钙离子分布不均等问题，同时液滴凝胶化提高了液滴的稳定性。该芯片能够同时实现单细胞液滴生成、三维培养及抗肿瘤药物筛选三种功能。

A multifunctional microfluidic chip and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种多功能微流控芯片及其制备方法与应用
本专利技术属于细胞生物学及微流控
，具体涉及一种用于单细胞液滴生成、三维培养及抗肿瘤药物筛选的微流控芯片。
技术介绍
药物筛选是抗肿瘤新药研究的最初过程和关键步骤，然而新药研发具有成本高，周期长，过程复杂，成功率低等不足，一直制约着现代药物的筛选和开发。现阶段以96孔板为基础的药物筛选，是国际大多数药物研究机构广泛使用的药物的初步筛选的技术手段之一。然而这种基于常规孔板的药物筛选方式存在一些局限，如试剂消耗大、操作繁琐、检测灵敏度低等，此外，在操作过程中，细胞受到人为干扰因素较大，使得结果重现性不好，对实验结果的精确性产生一定的影响。因此，药物筛选技术的微型化、自动化和集成化是未来发展的必然趋势。微流控技术是一种在微米级通道内进行流体控制以实现微量的生物、化学相关实验过程的新兴技术。微流控芯片具有微型化、自动化和集成化等优点，目前广泛用于药物的筛选及分析。然而，传统的微流控技术同样存在一些不足，如由于层流驱动压力使得样品混合不充分、样品间容易产生交叉污染等。此外，临床研究和文献资料表明肿瘤具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能微流控芯片，其特征在于，从上至下依次设置有微阀控制通道层（Ⅰ）、流体通道层（Ⅱ）和玻璃基底层（Ⅲ）；所述微阀控制通道层（Ⅰ）与流体通道层（Ⅱ）通过PDMS热键合构成流体通道单元，所述流体通道单元与玻璃基底层（Ⅲ）通过等离子键合成一体；/n所述流体通道层包括液滴生成结构（a）、阵列式细胞培养结构（b）和辅助灌流结构（c），上述结构通过微流体通道相连通；/n所述液滴生成结构（a）包括连续相微流体通道、分散相微流体通道和分枝结构；所述连续相微流体通道包括连续相注入口（1）、从注入口延伸出的对称弧形流体通道（2）和与弧形流体通道（2）相连的连续相S形通道（3）；所述分散相微流体通道包括分...

【技术特征摘要】
1.一种多功能微流控芯片，其特征在于，从上至下依次设置有微阀控制通道层（Ⅰ）、流体通道层（Ⅱ）和玻璃基底层（Ⅲ）；所述微阀控制通道层（Ⅰ）与流体通道层（Ⅱ）通过PDMS热键合构成流体通道单元，所述流体通道单元与玻璃基底层（Ⅲ）通过等离子键合成一体；
所述流体通道层包括液滴生成结构（a）、阵列式细胞培养结构（b）和辅助灌流结构（c），上述结构通过微流体通道相连通；
所述液滴生成结构（a）包括连续相微流体通道、分散相微流体通道和分枝结构；所述连续相微流体通道包括连续相注入口（1）、从注入口延伸出的对称弧形流体通道（2）和与弧形流体通道（2）相连的连续相S形通道（3）；所述分散相微流体通道包括分散相注入口（4）、从分散相注入口（4）垂直延伸的第二流体通道（5）和与第二流体通道（5）相连的分散相S形通道（6）；所述分枝结构包括微流体通道宽度变窄的第一分枝（7）、第二分枝（8）、第三分枝（9）和第四分枝（10），所述第一、二分枝与连续相S形通道（3）相连，所述第三分枝（9）与分散相S形通道（6）相连；所述第四分枝（10）与阵列式细胞培养结构连接；所述阵列式细胞培养结构包括细胞入口（11）、细胞培养池（12）和代谢液出口（14）；所述细胞入口（11）通过树形分支结构的微流体通道与液滴生成结构（a）连通；所述细胞培养池（12）内设置网格状支柱结构（13）；所述代谢液出口（14）分别与对应的细胞培养池（12）通过微流体通道连接；
所述辅助灌流结构包括液体总通道注入口（15）、液体分通道注入口（16）和梳形单元（17）；所述液体总入口通过树枝状微流体通道与梳形单元（17）连通；所述梳形单元（17）与细胞培养池（12）相连通；
所述微阀控制通道层包括第一微阀和第二微阀；所述第一微阀包括第一微阀注入口（18）、流体通道、压力阀（19）和第一微阀出液口（20）；所述第二微阀包括第二微阀注入口（21）、流体通道和第二微阀出液口（22）；所述第一微阀设置在液滴生成结构（a）与阵列式细胞培养结构之间，所述第二微阀设置在阵列式细胞培养结构与辅助灌流结构之间。


2.根据权利要求1所述的多功能微流控芯片，其特征在于，所述第一微阀和第二微阀均为液动控制微阀；所述第一微阀和第二微阀的结构是由微阀控制通道层的PDMS薄膜与流体通道层的PDMS薄膜组合构成密闭的空腔，分别与压力施加装置相连得到的。


3.根据权利要求2所述的多功能微流控芯片，其特征在于，所述压力施加装置包括注射器、精密微量注射泵。


4.根据权利要求1所述的多功能微流控芯片，所述连续相微流体通道中，连续相注入口（1）为圆形，尺寸为1.0×1.0mm；弧形流体通道（2）宽度为150μm；连续相S形通道（3），宽度为150μm；第一、三分枝处流体通道的宽度为60μm。


5.根据权利要求1所述的多功能微流控芯片，所述分散相微流体通道中，分散相注入口（4）为圆形，尺寸为1.0×1.0mm；第二流体通道（5）宽度为150μm；分散相S形通道（6），宽度为150μm；第二、四分枝处宽度为60μm。


6.根据权利要求1所述的多功能微流控芯片，其特征在于，所述第一微阀中，第一微阀注入口（18）为圆形，尺寸为1.0×1.0mm；所述流体通道，宽度为200μm，所述压力阀（19）为椭圆形，尺寸为0.6×2.5mm。


7.根据权利要求1所述的多功能微流控芯片，其特征在于，所述第二微阀中，第二微阀注入口（21）为圆形，尺寸为1.0×1.0mm；所述流体通道，宽度为200μm。


8.根据权利要求1所述的多功能微流控芯片，其特征在于，所述细胞培养池（12）为水滴型与长方形的复合形状，其中长方形的尺寸为1.5×8mm；细胞培养池（12）内流体通道，宽度为200μm。


9.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟宪生，李慧，包永睿，王帅，李天娇，
申请(专利权)人：辽宁中医药大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21