微流控芯片及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种微流控芯片，包括微流控单元，所述微流控单元包括碰撞形变阵列和位于所述碰撞形变阵列两端的微流入口和微流出口；所述碰撞形变阵列由多排相互间隔的凸起结构组成，所述凸起结构之间的间隙与所述微流入口和所述微流出口相通形成流道；所述凸起结构具有向所述微流入口端收缩的尖部以及向所述微流出口端延伸的延伸部，远微流入口端的凸起结构的尖部插入到相邻排的近微流入口端的两个凸起结构之间。本发明专利技术还公开了一种细胞转染的方法。方法。方法。

【技术实现步骤摘要】
微流控芯片及其应用


[0001]本专利技术涉及细胞转染
，具体涉及一种微流控芯片及其应用。

技术介绍

[0002]基因编辑技术可以对细胞内遗传物质(DNA、RNA)进行编辑改造，遗传物质修改后的细胞能够根据不同的实验目的和需求实现不同的应用场景，比如：针对一些具有治疗应用价值的细胞(免疫细胞、干细胞等)进行基因编辑改造，能够为疾病治疗(恶性肿瘤、遗传性血液疾病等)提供一种新的细胞治疗方案。对于如何快速灵活以及安全有效地实现靶细胞分子递送﹑基因编辑和改造，如何维持分子递送之后靶细胞的状态和正常功能，迫切需要开发新的高通量﹑高效率﹑低毒性的细胞分子递送方法。细胞的快速机械拉伸变形可以导致短暂的细胞膜破裂，溶液中的物质从而能够穿过细胞膜进入到细胞中，利用这个原理实现物质高效细胞内递送的同时还可以取得相对较高的细胞存活率和活力。这种方法的优点之一是对于递送的物质形式和靶细胞类型没有特殊要求，因而该细胞递送方法的应用范围特别广泛。随着微纳加工技术的发展，微流控芯片平台具备在单细胞尺度上对细胞进行精确操作，通过设计芯片内集成的微单元操作结构和系统，可以在细胞处理、培养、功能研究、药物评价等各个方面提供新颖的技术平台和研究策略。
[0003]微流控芯片细胞转染平台是在细胞流动路径中集成与细胞尺寸相当的微器件结构，当细胞流过小于细胞尺寸的微结构间隙时造成细胞受力挤压，在细胞膜上形成短暂的小孔，从而让周围的外源物质进入到细胞内。这种方法的优点是可以几乎将所有不同类型的物质分子形式高效输送到几乎任何细胞类型中，同时降低对细胞的损伤、保证细胞活性。但是微结构间过小的间隙极易使细胞聚集造成芯片堵塞，大大影响了细胞处理通量。本专利技术基于微流控芯片平台提供了一种新型造成细胞产生物理形变的方法，即细胞与碰撞微结构发生碰撞，使细胞产生物理形变，周围外源物质通过细胞膜上产生的瞬时小孔进入到细胞内。通过这种方法，不仅进一步降低了细胞受到的损伤，同时因为没有细胞挤压结构小间隙的存在，细胞碰撞后可以快速流出芯片，从而避免了芯片堵塞，可持续对细胞进行分子递送和基因编辑改造，极大的提高了细胞处理通量，大大提高了细胞治疗的转化能力和应用范围。
[0004]然而，传统的相关微流控结构存在明显缺点，主要有1.细胞处理效率低，通量小。受限于芯片结构，细胞处理通道数量少，通道内部碰撞微结构少，同一时间内允许碰撞的细胞个数有限，从而影响细胞处理通量及处理效率。2.传递物质消耗大。受限于芯片结构，为了使细胞与微结构碰撞时发生足够大的形变，，对细胞流动速度要求大，因此需要的细胞液巨大，包含的传递物质消耗量大。高流速带来传递物质高消耗，处理成本上升。3.碰撞条件苛刻。受限于芯片结构，当细胞流动时，只有处于流道中线位置的细胞才有机会实现碰撞变形，当细胞浓度过高时，通道内极易塞满细胞，影响通道内细胞排列，进而影响碰撞结果因此细胞浓度及细胞流动路径受到严格限制。为保证细胞能够更多的碰撞到微结构，主通道宽度受限，太宽则细胞无法高效实现碰撞。
[0005]综上，传统的相关微流控结构的细胞转染方法具有低通量、高成本、实用性不强的特点，无法商业化应用。

技术实现思路

[0006]基于此，有必要针对传统微流控结构的细胞转染方法低通量、高成本、实用性不强的问题，提供一种微流控芯片及其应用。
[0007]本专利技术的目的其一在于提供一种微流控芯片，包括微流控单元，所述微流控单元包括碰撞形变阵列和位于所述碰撞形变阵列两端的微流入口和微流出口；
[0008]所述碰撞形变阵列由多排相互间隔的凸起结构组成，所述凸起结构之间的间隙与所述微流入口和所述微流出口相通形成流道；所述凸起结构具有向所述微流入口端收缩的尖部以及向所述微流出口端延伸的延伸部，远微流入口端的凸起结构的尖部插入到相邻排的近微流入口端的两个凸起结构之间。
[0009]在其中一个实施例中，远微流入口端的凸起结构的尖部插入到相邻排的近微流入口端的两个凸起结构的中心线上。
[0010]在其中一个实施例中，所述延伸部具有向所述微流出口端收缩的尖形末端。
[0011]在其中一个实施例中，定义所述尖部顶点和所述尖形末端顶点连线为长轴，所述凸起结构相对于所述长轴对称，连接所述尖部和所述尖形末端部分的延伸部与所述长轴平行。
[0012]在其中一个实施例中，所述凸起结构的尖部与尖形末端为对称结构，所述远微流入口端的凸起结构的尖部与所述近微流入口端的凸起结构的尖形末端之间形成边缘平行的流道。
[0013]在其中一个实施例中，同一排的凸起结构的尖部顶点平齐。
[0014]在其中一个实施例中，同一排相邻的两个凸起结构之间的长轴平行。
[0015]在其中一个实施例中，所述微流控芯片用于处理包含细胞的悬液；
[0016]所述长轴的的长度为所述细胞直径的1倍以上；和/或，同一排相邻的两个凸起结构之间的距离为所述细胞直径的1～5倍。
[0017]在其中一个实施例中，所述凸起结构的排数为2、3、4、5或大于5排；和/或，每排的所述凸起结构的个数为2、3、4、5或大于5个。
[0018]在其中一个实施例中，所述微流控单元还设置有支撑分散阵列，所述支撑分散阵列由多个相互间隔的柱体组成，所述支撑分散阵列设置在所述碰撞变形阵列的近微流入口端和/或近微流出口端；优选的，所述柱体的高度大于或等于所述凸起结构的高度；更优选的，所述柱体的高度等于所述凸起结构的高度。
[0019]在其中一个实施例中，所述微流控芯片具有多个并联的微流控单元，且各个微流控单元的微流入口端通过一级或多级分支汇流为一个或多个进样口，各个微流控单元的微流出口端通过一级或多级分支汇流为一个或多个出样口。
[0020]在其中一个实施例中，在至少一个分支节点处设置有支撑分散阵列；
[0021]所述支撑分散阵列由多个相互间隔的柱体组成；优选的，所述柱体的高度大于或等于所述凸起结构的高度。
[0022]本专利技术的再一目的在于提供一种细胞转染的方法，使用所述的微流控芯片，并包
括以下步骤：
[0023]提供包含待转染细胞和待转染物质的悬液；
[0024]通过所述微流体入口向所述微流控芯片中通入所述悬液。
[0025]在其中一个实施例中，所述悬液中的细胞浓度为105个/mL～107个/mL，所述悬液的的流速为6ml/min～8ml/min
[0026]本专利技术的微流控芯片的微流控通道设置有具有尖部的凸起结构，细胞在碰撞到凸起结构的尖部之后发生物理形变，周围外源物质通过细胞膜上产生的瞬时小孔进入到细胞内，实现外源物质向细胞内的传递，例如细胞转染。本专利技术中，碰撞变形阵列的凸起结构为错位排布方式，远微流入口端的凸起结构的尖部插入到相邻的近微流入口端的凸起结构之间，细胞液在碰撞到前端的凸起结构之后，由宽流道分流为两个窄流道，由于流径宽度迅速变小，细胞流动线速度快速变大，提高细胞撞击到两凸起结构之间的后端凸起结构尖部上的撞击力。因此，即使在微流道入口处的流速不大，也能够由于结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微流控芯片，其特征在于，包括微流控单元，所述微流控单元包括碰撞形变阵列和位于所述碰撞形变阵列两端的微流入口和微流出口；所述碰撞形变阵列由多排相互间隔的凸起结构组成，所述凸起结构之间的间隙与所述微流入口和所述微流出口相通形成流道；所述凸起结构具有向所述微流入口端收缩的尖部以及向所述微流出口端延伸的延伸部，远微流入口端的凸起结构的尖部插入到相邻排的近微流入口端的两个凸起结构之间。2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，远微流入口端的凸起结构的尖部插入到相邻排的近微流入口端的两个凸起结构的中心线上。3.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述延伸部具有向所述微流出口端收缩的尖形末端。4.根据权利要求3所述的微流控芯片，其特征在于，定义所述尖部顶点和所述尖形末端顶点连线为长轴，所述凸起结构相对于所述长轴对称，连接所述尖部和所述尖形末端部分的延伸部与所述长轴平行；优选的，所述凸起结构的尖部与尖形末端为对称结构，所述远微流入口端的凸起结构的尖部与所述近微流入口端的凸起结构的尖形末端之间形成边缘平行的流道；优选的，同一排的凸起结构的尖部顶点平齐；优选的，同一排相邻的两个凸起结构之间的长轴平行。5.根据权利要求4所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片用于处理包含细胞的悬液；所述长轴的长度为所述细胞直径的1倍以上；和...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩欣，李翰林，胡洋，
申请(专利权)人：南京微欣利康科技有限公司，
类型：发明
国别省市：