一种单细胞捕获与肿瘤球培养的阵列化微控芯片制造技术

本实用新型专利技术公开的一种单细胞捕获与肿瘤球培养的阵列化微控芯片，包括单细胞分选层和细胞培养层，单细胞分选层上粘接有细胞培养层，单细胞分选层包括至少一组细胞捕获阵列、细胞悬浮液入口和细胞悬浮液出口，每组细胞捕获阵列包括至少三列微阵列，每列微阵列包括并列排布单细胞捕获单元，单细胞捕获单元包括两个微结构，两个微结构之间形成筛选槽，筛选槽的两端分别形成用于捕获细胞的第一孔隙和第二孔隙，第一孔隙的宽度比第二孔隙的宽度大2μm；细胞培养层开设有培养槽，培养槽与单细胞捕获单元对应。本实用新型专利技术的芯片具有操作简单快捷、低消耗的特点，能够广泛应用于多种平行高通量与多重复式单细胞操作与分析应用。

Array microchip for single cell capture and tumor cell culture

【技术实现步骤摘要】
一种单细胞捕获与肿瘤球培养的阵列化微控芯片
本技术属于细胞生物学及微流控芯片
，具体涉及一种单细胞捕获与肿瘤球培养的阵列化微控芯片。
技术介绍
目前，基于单细胞水平的研究和分析被广泛的应用于生物研究以及临床检测中并成长为一门新兴的分析方法和检测平台。微流控芯片技术是本世纪刚刚兴起的一种微型操作与分析方法。其创制之初就显示了极强的单细胞操作和分析潜力。迄今为止，基于微流控芯片的单细胞捕获与操作方法主要包括了：微结构过滤、水流动力学操作、磁操作、光操作、电场操作以及声学操作等。其中，基于微结构过滤方法进行单细胞捕获与长期培养的方法，因其原理简单，操作快捷、能够开展实时高通量且无需辅助其它仪器等优势，得到了广泛的应用和发展。然而，目前基于微结构单元(例如：微坝和微孔)的芯片由于受到本身原理的限制很难进行长期培养的研究。而基于细胞长期培养的检测(如：干细胞培养、药物筛选等)则被迫无法进行。这样不仅造成了对捕获细胞的浪费，同时在很大程度上也限制了所捕获单细胞的后期试验研究范围。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种单细胞捕获与肿瘤球培养的阵列化微控芯片，通过设计一种复杂的微过滤结构实现单个不同大小和变形性单细胞的捕获，进而通过与微孔结构的结合实现被捕获单细胞的长期培养与后续的检测，解决了现有微滤结构的细胞芯片功能单一，无法进行后期细胞培养造成捕获单细胞浪费的问题。本技术所采用的技术方案是，一种单细胞捕获与肿瘤球培养的阵列化微控芯片，包括单细胞分选层、细胞培养层和嵌入在单细胞分选层中的管路，单细胞分选层上粘接有细胞培养层，单细胞分选层包括至少一组细胞捕获阵列、一个细胞悬浮液入口和多个细胞悬浮液出口，每组细胞捕获阵列通过管路连通细胞悬浮液入口和多个细胞悬浮液出口，每组细胞捕获阵列包括至少三列微阵列，每列微阵列包括并列排布的多个单细胞捕获单元，每个单细胞捕获单元包括两个H型微结构，两个H型微结构之间形成用于细胞筛选的筛选槽，筛选槽的两端分别形成用于捕获细胞的第一孔隙和第二孔隙，第一孔隙的宽度比第二孔隙的宽度大1μm～2μm；细胞培养层上间隔均匀开设有用于培养细胞的多个相互独立的培养槽，培养槽呈阵列排布，每个培养槽与单细胞捕获单元一一对应。本技术的其他特点还在于，优选的，相邻两列微阵列的间距为50μm。优选的，每个H型微结构的截面呈中部径向收缩的矩形，每个H型微结构的长度为200μm～300μm，每个H型微结构的矩形两端宽为120μm，中部收缩处的宽为90μm。优选的，筛选槽中间宽两边窄，筛选槽的长度为100μm～150μm，中间最宽处的宽度为40μm～60μm，筛选槽的高度与管路的高度相同，筛选槽的高度为18μm～28μm。优选的，单细胞分选层位于细胞捕获阵列的两侧设置有多个微柱，每个微柱之间的距离为25μm～50μm，用于防止管路塌陷。优选的，每个培养槽的长度为80μm～120μm，宽度为80μm～120μm，高度为70μm～100μm。优选的，位于列同一列微阵列的第一孔隙的尺寸和第二孔隙的尺寸恒定不变，位于相邻两列微阵列的第一孔隙的尺寸相差2μm，位于相邻两列微阵列的第二孔隙的尺寸相差2μm。本技术的有益效果是，一种单细胞捕获与肿瘤球培养的阵列化微控芯片，通过设计单细胞分选层和细胞培养层，在单细胞分选层中设计了阵列结构的细胞捕获单元，培养层中设计了阵列式的培养槽，各培养槽之间相互独立，实现连续完成单细胞的捕获、培养和后续的检测操作。相对于以往微流控芯片内的微结构捕获单细胞的操作，其可以进行不同大小和变形性单细胞的捕获与长期培养，能够广泛应用于多种平行高通量与多重复式单细胞操作与分析应用。附图说明图1是本技术的一种单细胞捕获与肿瘤球培养的阵列化微控芯片的整体结构示意图；图2本技术的一种单细胞捕获与肿瘤球培养的阵列化微控芯片中细胞捕获阵列的俯视图；图3是本技术的一种单细胞捕获与肿瘤球培养的阵列化微控芯片中微结构横截面示意图；图4是本技术的微控芯片侧面结构的表述的操作方法流程示意图；图5是实施例1中在微控芯片中灌入具有不同大小和变形性的肿瘤细胞；其中，图5A为NormalU251细胞在微结构阵列中分布的白光图和荧光图，图5B为InducedU251细胞在微结构阵列中分布的白光图和荧光图；图6是实施例1中在微控芯片中灌入具有不同大小和变形性的NormalU251细胞和InducedU251细胞在微结构中的分布统计图；其中，图6A为NormalU251细胞和InducedU251细胞在微结构中的百分比分布统计图；图6B为NormalU251细胞和InducedU251细胞在微结构中的数量统计图；图中显示微结构尺寸为单细胞分选层细胞捕获微单元第二孔隙的大小；图7实施例1的不同微结构中单个细胞形成肿瘤球的白光图；其中，图上方的数字代表相邻微结构之间的孔隙中的大小；图7A为NormalU251细胞的白光图；图7BInducedU251细胞的白光图；图中显示微结构尺寸为单细胞分选层细胞捕获微单元第二孔隙的大小；图8为实施例1中NormalU251细胞和InducedU251细胞在微结构中单细胞源肿瘤球的成球率；图9为实施例1中NormalU251细胞和InducedU251细胞在微结构中单细胞源肿瘤球的大小；图10A为不同大小和变形性单个肿瘤在微结构中形成肿瘤球形成的成球率；图中显示微结构尺寸为单细胞分选层细胞捕获微单元第二孔隙的大小；图10B为不同大小和变形性单个肿瘤在微结构中形成肿瘤球形成的肿瘤球的大小；图中显示微结构尺寸为单细胞分选层细胞捕获微单元第二孔隙的大小。图中，1.单细胞分选层，2.细胞培养层，3.管路，4.细胞捕获阵列，5.微阵列，6.筛选槽，7.单细胞捕获单元，8.H型微结构，9.培养槽，10.第一孔隙，11.第二孔隙。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。本技术的一种单细胞捕获与肿瘤球培养的阵列化微控芯片，如图1、图2和图3所示，包括单细胞分选层1、细胞培养层2和嵌入在单细胞分选层1中的管路3，单细胞分选层1上粘接有细胞培养层2，单细胞分选层1包括至少一组细胞捕获阵列4、一个细胞悬浮液入口和多个细胞悬浮液出口，每组细胞捕获阵列4通过管路3连通细胞悬浮液入口和多个细胞悬浮液出口，每组细胞捕获阵列4包括至少三列微阵列5，每列微阵列5包括并列排布的多个单细胞捕获单元7，每个单细胞捕获单元7包括两个H型微结构8，两个H型微结构8之间形成用于细胞筛选的筛选槽6，筛选槽6的两端分别形成用于捕获细胞的第一孔隙10和第二孔隙11，第一孔隙10的宽度比第二孔隙11的宽度大1μm～2μm；细胞培养层2上间隔均匀开设有用于培养细胞的多个相互独立的培养槽9，培养槽9呈阵列排布，每个培养槽9与单细胞捕获单元7一一对应。相邻两列微阵列5的间距为50μm。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单细胞捕获与肿瘤球培养的阵列化微控芯片，其特征在于，包括单细胞分选层(1)、细胞培养层(2)和嵌入在所述单细胞分选层(1)中的管路(3)，所述单细胞分选层(1)上粘接有细胞培养层(2)，所述单细胞分选层包括至少一组细胞捕获阵列(4)、一个细胞悬浮液入口和多个细胞悬浮液出口，每组所述细胞捕获阵列(4)通过所述管路(3)连通所述细胞悬浮液入口和多个所述细胞悬浮液出口，每组所述细胞捕获阵列(4)包括至少三列微阵列(5)，每列所述微阵列(5)包括并列排布的多个单细胞捕获单元(7)，每个单细胞捕获单元(7)包括两个H型微结构(8)，两个所述H型微结构(8)之间形成用于细胞筛选的筛选槽(6)，所述筛选槽(6)的两端分别形成用于捕获细胞的第一孔隙(10)和第二孔隙(11)，所述第一孔隙(10)的宽度比所述第二孔隙(11)的宽度大1μm～2μm；/n所述细胞培养层(2)上间隔均匀开设有用于培养细胞的多个相互独立的培养槽(9)，所述培养槽(9)呈阵列排布，每个所述培养槽(9)与所述单细胞捕获单元(7)一一对应。/n

【技术特征摘要】
1.一种单细胞捕获与肿瘤球培养的阵列化微控芯片，其特征在于，包括单细胞分选层(1)、细胞培养层(2)和嵌入在所述单细胞分选层(1)中的管路(3)，所述单细胞分选层(1)上粘接有细胞培养层(2)，所述单细胞分选层包括至少一组细胞捕获阵列(4)、一个细胞悬浮液入口和多个细胞悬浮液出口，每组所述细胞捕获阵列(4)通过所述管路(3)连通所述细胞悬浮液入口和多个所述细胞悬浮液出口，每组所述细胞捕获阵列(4)包括至少三列微阵列(5)，每列所述微阵列(5)包括并列排布的多个单细胞捕获单元(7)，每个单细胞捕获单元(7)包括两个H型微结构(8)，两个所述H型微结构(8)之间形成用于细胞筛选的筛选槽(6)，所述筛选槽(6)的两端分别形成用于捕获细胞的第一孔隙(10)和第二孔隙(11)，所述第一孔隙(10)的宽度比所述第二孔隙(11)的宽度大1μm～2μm；
所述细胞培养层(2)上间隔均匀开设有用于培养细胞的多个相互独立的培养槽(9)，所述培养槽(9)呈阵列排布，每个所述培养槽(9)与所述单细胞捕获单元(7)一一对应。


2.如权利要求1所述的一种单细胞捕获与肿瘤球培养的阵列化微控芯片，其特征在于，相邻两列所述微阵列(5)的间距为50μm。


3.如权利要求1所述的一种单细胞捕获与肿瘤球培养的阵列化微控芯片，其特征在于，每个所述H型微结构(8)的截面呈中部径向...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞龙，葛玉鑫，袁皓月，范江霖，范士冈，郭陆露，靳娅茹，陈镝，
申请(专利权)人：西安医学院，
类型：新型
国别省市：陕西;61