一种透明多层夹膜微流控芯片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种透明多层夹膜微流控芯片及其制备方法和应用，适用于生物微流控芯片中的细胞培养及体外模型构建方面的研究应用。所述微流控芯片由两层或两层以上通道组成，通道与通道之间由聚二甲基硅氧烷楔形多孔膜隔开，每层通道有入口与出口，可以通过流体形成一个静态或动态环境，适用于研究细胞间的相互作用。本发明专利技术制作流程简便，应用范围广，可作为微流控芯片应用于细胞研究的有力工具。

A transparent multilayered microfluidic chip and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种透明多层夹膜微流控芯片及其制备方法和应用
本专利技术属微流控加工
，具体涉及一种透明多层夹膜微流控芯片及其制备方法和应用。
技术介绍
微流控芯片实验室作为本世纪一项重要的科学技术已经在包括化学、生物学、医学等多个领域展现了其独特的优势，更因其同细胞尺寸匹配、环境同生理环境相近、传热传质快、通量高可以集成等特点而成为新一代细胞研究的重要平台。聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)是一种无色透明的弹性高分子聚合物，它耐腐蚀，具有良好的绝缘性、化学稳定性、和生物相容性，因此被广泛应用到微流控芯片的制作中。在微流控技术用于生物学研究的过程中，需要一种能够研究细胞间相互作用的芯片，这时需要一个物理屏障将两种细胞隔开以便分别处理或观察不同细胞的反应。另外，芯片最好透光性强以便于观察。一种透明多层夹膜芯片就可以实现这种需求，多孔膜可以在芯片中为细胞生长提供支撑并且同时实现小分子的交换。另外，多孔膜在芯片中还可以起到过滤小尺寸颗粒等作用。本专利技术采用聚二甲基硅氧烷为原材料，以等离子体方式封接芯片通道层与聚二甲基硅氧烷楔形多孔膜，制作一种透明的多层夹膜微流控芯片。该芯片可用于细胞的生长与观察，适用于研究细胞间相互作用，建立体外生理疾病模型。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种成本低廉、操作简单的透明多层夹膜微流控芯片及其制备方法，该芯片具有透明、生物相容性好等优点，可用于细胞的生长与观察，适用于研究细胞间相互作用，建立体外生理疾病模型。一种透明多层夹膜微流控芯片，其特征在于：该芯片由多个通道层构成，由上而下依次为上层通道1、中层通道6、下层通道3；所述上层通道1、中层通道6和下层通道3各层之间通过聚二甲基硅氧烷楔形多孔膜2隔开；所述聚二甲基硅氧烷楔形多孔膜2与各通道层之间通过等离子体封接；所述上层通道1上设有上层细胞入口8、上层细胞出口9、下层细胞入口10、下层细胞出口11；所述上层细胞入口8和上层细胞出口9通过上层细胞通道13连接；所述下层通道3上设有下层细胞通道12，下层细胞入口10和下层细胞出口11通过下层细胞通道12连接。所述通道层的个数大于等于2，所述下层通道1的个数1-10。所述透明多层夹膜微流控芯片的材质为聚二甲基硅氧烷。所述聚二甲基硅氧烷楔形多孔膜含有大孔端和小孔端。所述聚二甲基硅氧烷楔形多孔膜的厚度范围为10-100um，孔径范围为5-100um。一种透明多层夹膜微流控芯片的制备方法，其特征在于：该方法主要包括以下步骤：透明多层夹膜微流控芯片通道层的制备：绘制掩膜，利用软刻蚀技术制作模板，使用PDMS倒模，得到上层通道和下层通道。聚二甲基硅氧烷楔形多孔薄膜的制备：(1)楔形小柱模板的制备：首先准备孔径为10-150um的掩膜，利用光刻的方法将掩膜图形转移到镀铬与光刻胶的玻璃上，使用HF溶液刻蚀深度为5-150um，得到楔形小柱模板；(2)多孔膜旋涂剂的制备：在聚二甲基硅氧烷中加入引发剂和OS-20稀释剂后搅拌均匀即制备成多孔膜旋涂剂；所述聚二甲基硅氧烷、OS-20稀释剂和引发剂体积比为5-20:1:2-20，负二十度冰箱保存备用。(3)使用匀胶机将多孔膜旋涂剂均匀涂覆于楔形小柱模板表面；(4)将涂覆了旋涂剂的楔形小柱模板放在烘箱中固化；(5)通过氧等离子体的方式封接芯片与多孔膜，实现多孔膜的分离。优选的，所述聚二甲基硅氧烷、OS-20稀释剂和引发剂体积比为10:1:10。芯片通道层与聚二甲基硅氧烷楔形多孔薄膜通过等离子体进行封接；所述透明多层夹膜微流控芯片用于两种细胞共培养以观测药物的代谢动力学、建立多器官模型。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：本方法提供一种成本低廉、操作简单的透明多层夹膜微流控芯片的制作方式。该芯片具有透明、生物相容性好等优点，可用于细胞的生长与观察，适用于研究细胞间相互作用，建立体外生理疾病模型。附图说明图1是本专利技术透明双层夹膜微流控芯片的截面及平面结构示意图；图2是本专利技术两个下层通道的透明双层夹膜微流控芯片的截面结构示意图；图3是本专利技术透明三层夹膜微流控芯片的截面结构示意图；图4是本专利技术透明双层夹膜微流控芯片的整体结构示意图(各有一出口与一入口)；图5是透明双层夹膜微流控芯片芯片的截面示意图；图6是聚二甲基硅氧烷楔形多孔薄膜的扫描电镜图；图7是透明双层夹膜微流控芯片中细胞培养的明场图；图8是本专利技术实施例2的截面结构示意图；其中，上层通道1、聚二甲基硅氧烷楔形多孔薄膜2、下层通道3、中层通道6、细胞层7、上层细胞入口8、上层细胞出口9、下层细胞入口10、下层细胞出口11、下层细胞通道12、上层细胞通道13、小分子14、肠细胞15、肝细胞16。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的透明多层夹膜微流控芯片及其制备方法进行具体说明。一种透明多层夹膜微流控芯片，如图1和图2所示，该芯片具有透明、生物相容性好等优点，可用于细胞的生长与观察，适用于研究细胞间相互作用，建立体外生理疾病模型，该芯片由多个通道层构成，由上而下依次为上层通道1、中层通道6、下层通道3；如图3所示，上层通道1、中层通道6和下层通道3各层之间通过聚二甲基硅氧烷楔形多孔膜2隔开；所述聚二甲基硅氧烷楔形多孔膜2与各通道层之间通过等离子体封接；上层通道1上设有上层细胞入口8、上层细胞出口9、下层细胞入口10、下层细胞出口11；所述上层细胞入口8和上层细胞出口9通过上层细胞通道13连接；所述下层通道3上设有下层细胞通道12，下层细胞入口10和下层细胞出口11通过下层细胞通道12连接。所述通道层的个数大于等于2，下层通道1的个数1-10。所述透明多层夹膜微流控芯片的材质为聚二甲基硅氧烷。所述聚二甲基硅氧烷楔形多孔膜含有大孔端和小孔端，聚二甲基硅氧烷楔形多孔膜的厚度范围为10-100um，孔径范围为5-100um。一种透明多层夹膜微流控芯片的制备方法，该方法成本低廉、操作简单，主要包括以下步骤：首先根据实际需求设计芯片通道形状及聚二甲基硅氧烷楔形多孔薄膜孔径，芯片通道模板通过软光刻的方式制作，楔形多孔膜模板通过HF溶液刻蚀玻璃制作，再利用旋涂的方式将多孔膜旋涂剂可控地涂覆在模板上，高温固化后即可得到所需孔径及厚度的聚二甲基硅氧烷楔形多孔膜。最后将芯片通道层与聚二甲基硅氧烷楔形多孔薄膜通过等离子体进行封接。透明多层夹膜微流控芯片通道层的制备：绘制掩膜，利用软刻蚀技术制作模板，使用PDMS倒模，得到上层通道和下层通道。聚二甲基硅氧烷楔形多孔薄膜的制备：(1)楔形小柱模板的制备：首先准备孔径为10-150u本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种透明多层夹膜微流控芯片，其特征在于：该芯片由多个通道层构成，由上而下依次为上层通道(1)、中层通道(6)、下层通道(3)；所述上层通道(1)、中层通道(6)和下层通道(3)各层之间通过聚二甲基硅氧烷楔形多孔膜(2)隔开；所述聚二甲基硅氧烷楔形多孔膜(2)与各通道层之间通过等离子体封接；/n所述上层通道(1)上设有上层细胞入口(8)、上层细胞出口(9)、下层细胞入口(10)、下层细胞出口(11)；所述上层细胞入口(8)和上层细胞出口(9)通过上层细胞通道(13)连接；所述下层通道(3)上设有下层细胞通道(12)，下层细胞入口(10)和下层细胞出口(11)通过下层细胞通道(12)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种透明多层夹膜微流控芯片，其特征在于：该芯片由多个通道层构成，由上而下依次为上层通道(1)、中层通道(6)、下层通道(3)；所述上层通道(1)、中层通道(6)和下层通道(3)各层之间通过聚二甲基硅氧烷楔形多孔膜(2)隔开；所述聚二甲基硅氧烷楔形多孔膜(2)与各通道层之间通过等离子体封接；
所述上层通道(1)上设有上层细胞入口(8)、上层细胞出口(9)、下层细胞入口(10)、下层细胞出口(11)；所述上层细胞入口(8)和上层细胞出口(9)通过上层细胞通道(13)连接；所述下层通道(3)上设有下层细胞通道(12)，下层细胞入口(10)和下层细胞出口(11)通过下层细胞通道(12)连接。


2.根据权利要求1所述的透明多层夹膜微流控芯片，其特征在于：所述通道层的个数大于等于2，所述下层通道(1)的个数1-10。


3.根据权利要求1所述的一种透明多层夹膜微流控芯片，其特征在于：所述透明多层夹膜微流控芯片的材质为聚二甲基硅氧烷。


4.根据权利要求1所述的一种透明多层夹膜微流控芯片，其特征在于：所述聚二甲基硅氧烷楔形多孔膜含有大孔端和小孔端。


5.根据权利要求1所述的一种透明多层夹膜微流控芯片，其特征在于：所述聚二甲基硅氧烷楔形多孔膜的厚度范围为10-100um，孔径范围为5-100um。


6.一种透明多层夹膜微流控芯片的制备方法，其特征在于：该方法主要包括以下步骤：
(1)透明多层夹膜微流控芯片通道层的制备；
(2)聚二甲基硅氧烷楔形多...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦建华，郭雅琼，陈雯雯，李中玉，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21