模拟微重力平台的微流控芯片及其批量法生产大分子药物结晶的方法技术

本发明专利技术提供了一种模拟微重力平台的微流控芯片及其批量法生产大分子药物结晶的方法，该芯片包括微通道及与所述微通道键合的基板；所述微流控芯片包括微通道及与所述微通道键合的基板；所述微流控芯片内部生长晶体的样品池沿重力方向高度小于100微米。该方法为：先将预先制成的微通道和基板制成微流控芯片,然后向微流控芯片内注入过饱和状态的样品溶液后，将微流控芯片的入口及出口密封，接着将微流控芯片放入可以调节恒温的环境内缓慢生长晶体，待晶体生长完成，将硅橡胶切开，即可获得晶体。本发明专利技术可以在地面上模拟微重力环境，克服了在太空中进行直接的生产成本高昂的缺点，具有廉价，应用广泛的优点。应用广泛的优点。应用广泛的优点。

【技术实现步骤摘要】
模拟微重力平台的微流控芯片及其批量法生产大分子药物结晶的方法


[0001]本专利技术涉及涉及大分子药物结晶领域，具体涉及一种模拟微重力平台的微流控芯片及其批量法生产大分子药物结晶的方法。

技术介绍

[0002]生物大分子药物是21世纪药物研发中最有前景的药物之一，广泛应用于肿瘤、艾滋病及心脑血管等重大疾病的治疗。生物大分子结晶是提炼纯化的重要步骤，而且生物大分子的晶体结构研究与其他分子生物学，生物信息学，药物化学等多个研究学科相互交叉，在新型药物的研发过程中发挥着不可替代的作用。研发生物大分子药物的结晶技术具有重大的意义。
[0003]由于在微重力环境下，蛋白质分子在溶液中的传输仅靠扩散过程，这样可以减少杂质对蛋白质晶体的干扰，因而空间微重力环境被认为是高质量蛋白质晶体生长的理想场所。但空间实验费用昂贵，可以进行实验的次数及时间有限，更无法进行大批量的生产，因此在地面开发一种模拟微重力环境的平台，进行大分子结晶才是性价比最高的方法。
[0004]近年来，微流控芯片的发展为高通量筛选大分子结晶条件提供了一个很好的平台，使用微流控系统进行结晶条件的筛选，所花费的时间更少、费用更低。目前研制的大多数微流控大分子结晶芯片，主要进行结晶条件的筛选，还没有用来抑制浮力对流，模拟微重力环境进行大分子结晶。
[0005]综上所述，有必要对现有技术做进一步完善。

技术实现思路

[0006]针对上述
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种模拟微重力平台的微流控芯片及其批量法生产大分子药物结晶的方法,克服了其他模拟微重力方法的缺点，可以在地面上模拟微重力环境，克服了在太空中进行直接的生产成本高昂的缺点，具有廉价，应用广泛的优点。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种模拟微重力平台的微流控芯片，包括微通道及与所述微通道键合的基板；所述微流控芯片内部生长晶体的样品池沿重力方向高度小于100微米。
[0008]所述模拟微重力平台的微流控芯片，其中：所述微通道为硅、玻璃、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯中任意一种材料所制。
[0009]所述模拟微重力平台的微流控芯片，其中：所述微通道与所述基板可均为聚二甲基硅氧烷所制；且采用聚二甲基硅氧烷材料制成的所述微通道和所述基板的外部均包裹有密封材料。
[0010]所述模拟微重力平台的微流控芯片，其中：所述微流控芯片对晶体生长过程中产生的浮力对流的抑制原理为，描述晶体生长过程中浮力对流的的无量纲数为扩散Grashof
数公式为：
[0011][0012]上述公式中g为重力加速度，υ为动力学粘性系数，β
C
为膨胀系数，L为特征长度，从上述公式中可以发现，要改变扩散Grashof数，减小特征长度L为100微米以下，即可显著抑制浮力对流。
[0013]一种模拟微重力平台的微流控芯片批量法生产大分子药物结晶的方法，是先将预先制成的微通道和基板使用硅橡胶粘合制成微流控芯片,然后向微流控芯片内注入过饱和状态的样品溶液后，将微流控芯片的入口及出口密封，接着将微流控芯片放入可以调节恒温的环境内缓慢生长晶体，待晶体生长完成，将硅橡胶切开，即可获得晶体。
[0014]所述模拟微重力平台的微流控芯片批量法生产大分子药物结晶的方法，其中：所述微通道为硅、玻璃、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯中任意一种材料所制。
[0015]所述模拟微重力平台的微流控芯片批量法生产大分子药物结晶的方法，其中：所述微通道与所述基板可均为聚二甲基硅氧烷所制；且采用聚二甲基硅氧烷材料制成的所述微通道和所述基板的外部均包裹有密封材料。
[0016]所述模拟微重力平台的微流控芯片批量法生产大分子药物结晶的方法，其中：所述样品溶液为大分子药物的溶液及沉淀剂。
[0017]所述模拟微重力平台的微流控芯片批量法生产大分子药物结晶的方法，其中：所述微流控芯片为微通道与基板键合制成及微通道与微通道键合制成的这两种结构中的任意一种。
[0018]采用上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：
[0019]本专利技术模拟微重力平台的微流控芯片及其批量法生产大分子药物结晶的方法构思合理、巧妙，所采用的微通道方法，克服了其他模拟微重力方法的缺点，如克服了溶液添加凝胶法
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凝胶对大分子结晶影响太大以及磁悬浮法
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磁场力驱动大分子晶体趋向于磁场最强的一点，导致晶体碰撞造成孪晶等的缺点，使用本专利技术的方法在地面上可以只需要花费几十至几百元，就可以达到空间实验花费几百万的效果，具有性价比高，能够大批量生产等优点。
[0020]研究显示大分子药物在太空中结晶，晶体质量会有明显的改善。但是在太空中进行直接的生产受限于高昂的成本，最佳策略是在地面上开发一种模拟微重力的平台，进行大规模的生产。而本专利技术的微流控芯片为一种新型的蛋白质结晶微流控芯片，可以利用微通道来抑制浮力对流，来模拟微重力环境，利用批量法进行大分子结晶，适于推广与应用。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的
实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。
[0023]图1为本专利技术模拟微重力平台的微流控芯片的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术模拟微重力平台的微流控芯片批量法生产大分子药物结晶的方法的实验结果图。
具体实施方式
[0025]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]经过多年探索，根据流体力学的原理及蛋白质结晶的特点，首次提出使用微通道来抑制对流，来模拟微重力环境，进行大分子结晶。
[0027]描述晶体生长过程中浮力对流的的无量纲数为扩散Grashof数，它的物理意义是不均匀介质中浮力与粘性力之比，Grashof数越小则表明流体的对流越小，Grashof数表示为：
[0028][0029]公式中g为重力加速度，υ为动力学粘性系数，β
C
为膨胀系数，L为特征长度(对于浮力对流问题，这个L主要受结晶池沿重力方向的尺寸影响)。从公式中可以发现，要改变扩散Grashof数，可改变的量为g,υ和L。
[0030]对晶体生长过程中产生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟微重力平台的微流控芯片，其特征在于：所述微流控芯片包括微通道及与所述微通道键合的基板；所述微流控芯片内部生长晶体的样品池沿重力方向高度小于100微米。2.如权利要求1所述的模拟微重力平台的微流控芯片，其特征在于：所述微通道为硅、玻璃、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯中任意一种材料所制。3.如权利要求1所述的模拟微重力平台的微流控芯片，其特征在于：所述微通道与所述基板可均为聚二甲基硅氧烷所制；且采用聚二甲基硅氧烷材料制成的所述微通道和所述基板的外部均包裹有密封材料。4.如权利要求1所述的模拟微重力平台的微流控芯片，其特征在于：所述微流控芯片对晶体生长过程中产生的浮力对流的抑制原理为，描述晶体生长过程中浮力对流的的无量纲数为扩散Grashof数公式为：上述公式中g为重力加速度，υ为动力学粘性系数，β
C
为膨胀系数，L为特征长度，从上述公式中可以发现，要改变扩散Grashof数，减小特征长度L为100微米以下，即可显著抑制浮力对流。5.一种如权利要求1至4任意一项所述的模拟微重力平台的微流控芯片批量法生产大分子药...

【专利技术属性】
技术研发人员：于泳，李凯，林海，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：