一种可控开放式的微流控玻璃化冷冻芯片制造技术

本实用新型专利技术公开一种可控开放式微流控玻璃化冷冻芯片，主要包括芯片本体和密封贴；所述芯片本体上集成有微流换液管、细胞筛和数字液滴流量计，所述微流换液管和数字液滴流量计相连，所述细胞筛布置在微流换液管内；所述芯片本体还设有将微流换液管与外部连通的冻融孔；所述密封贴与冻融孔配合使用，用于在微流控细胞玻璃化冷冻操作过程的预设步骤中封闭冻融孔。本实用新型专利技术通过在微流控芯片上设置与密封贴配合使用的冻融孔，使得冷冻过程中生物样品可最快速度接触液氮，减小冷冻过程因降温速度太慢引起的生物样品活性降低的风险。速度太慢引起的生物样品活性降低的风险。速度太慢引起的生物样品活性降低的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种可控开放式的微流控玻璃化冷冻芯片


[0001]本技术属于生物样品微流控细胞玻璃化冷冻操作
，具体涉及一种可控开放式的微流控玻璃化冷冻芯片。

技术介绍

[0002]低温冷冻保存生物样品通常是指在超低温(零下196摄氏度)的液氮中保存活体，以维持其融化复原后的活性。低温保存技术当前被广泛应用于细胞、组织和器官的长期储存并且已经在诸多领域获得突破性的进展，例如在辅助生殖领域(卵子、精子、胚胎的冷冻等)以及干细胞冷冻领域等。玻璃化冷冻法是通过添加高浓度的冷冻液使得细胞在超低温环境下快速冷冻(冷却速度约10000摄氏度每分钟)，形成不规则的玻璃化样固体，避免了冷冻的过程中生成冰晶。由于其冷冻速度快以及对细胞的损失小(没有产生冰晶)，玻璃化快速冷冻技术是现在最常用的低温冷冻保存技术。然而，玻璃化冷冻技术的一大难点是细胞会被暴露在高浓度的冷冻液中，而高浓度冷冻液是对细胞有化学毒性。为了解决这一问题，常见的解决方案是对细胞逐步换带浓度梯度的缓冲液以及冷冻液，让细胞逐步接触和适应浓度从低到高的冷冻液以缓慢达到内外渗透压的平衡，减小化学毒性。
[0003]当前细胞换液的方式有两大类，一是手动换液，二是自动化换液。然而，这两种换液方式都是用传统的类似移液枪稀释的方式，通常只能产生特定浓度梯度的平衡液和冷冻液，难以产生大范围的跨多个浓度的梯度，有进一步的改进空间。为了使得换液过程对细胞的活性的影响降到最小，理想的换液方式是产生从低到高连续的多个精确可控的浓度梯度。专利CN112430531A针对生物样品微流控细胞玻璃化冷冻操作提出了一种可数字化操作的装置，通过在微流控芯片内集成的数字液滴流量计实现了液体吸入移除的精确定量，可用数字式液滴生成的方式使生物样品周围的液体浓度梯度连续可调。该方案中冷冻过程通过需要加载负压，将液氮吸入芯片管道中使生物样品接触液氮，然而由于生物样品距管道入口有一定距离以及液氮本身物理性质，该吸取液氮的过程耗时长，降温速度慢可能引起生物样品活性降低。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本技术针对生物样品微流控细胞玻璃化冷冻操作提出一种全新的可控开放式的微流控玻璃化冷冻芯片，通过在微流控芯片上设置与密封贴配合使用的冻融孔，使得冷冻过程中生物样品可最快速度接触液氮，减小冷冻过程因降温速度太慢引起的生物样品活性降低的风险。
[0005]本技术的技术方案如下：
[0006]一种可控开放式的微流控玻璃化冷冻芯片，主要包括芯片本体和密封贴；所述芯片本体上集成有微流换液管、细胞筛和数字液滴流量计，所述微流换液管和数字液滴流量计相连，所述细胞筛布置在微流换液管内；所述芯片本体还设有将微流换液管与外部连通的冻融孔；所述密封贴与冻融孔配合使用，用于在微流控细胞玻璃化冷冻操作过程的预设
步骤中封闭冻融孔。
[0007]作为一种可选方案，所述冻融孔与细胞筛正对应设置，其中心点与细胞筛的中心点重合。
[0008]作为一种可选方案，所述冻融孔的尺寸大于或等于细胞筛内捕获的细胞的尺寸。
[0009]作为一种可选方案，所述冻融孔的形状为圆形、椭圆形、矩形、正多边形。
[0010]作为一种可选方案，所述密封贴包括相互连接的基底层和胶黏剂层，所述基底层选用具防水性能的灭菌生物惰性材料，所述胶黏剂层选用兼具黏性和防水性能的灭菌生物惰性材料。
[0011]作为一种可选方案，所述基底层的材料为PE、PET、PU、PVC中的任意一种；所述胶黏剂层的材料为CA、PU、硅树脂中的任意一种。
[0012]作为一种可选方案，所述密封贴中，基底层的厚度为0.03～0.2mm，胶黏剂层的厚度为0.02～0.05mm。
[0013]作为一种可选方案，所述密封贴为医用防水胶带。
[0014]作为一种可选方案，所述芯片本体为PP、PS、PMMA、COC、COP材料。
[0015]作为一种可选方案，所述芯片本体包括配合使用的主板和盖板；所述微流换液管、细胞筛和数字液滴流量计设置在主板上，所述冻融孔设置在盖板上。
[0016]与现有技术相比，本技术所提供的可控开放式的微流控玻璃化冷冻芯片，不仅能实现数字式浓度梯度连续精确可调，实现连续的数字式液体稀释，大大提高换液过程中细胞的活性；通过冻融孔和密封贴的配合使用，在生物样品冷冻前可将冻融孔打开，使得冷冻时生物样品和液氮可以最快速度接触，减小冷冻过程因降温速度太慢引起的生物样品活性降低的风险，提高生物样品玻璃化冷冻的成功率。
附图说明
[0017]图1为实施例所述可控开放式的微流控玻璃化冷冻芯片的三维结构组成示意图。
[0018]图2为实施例所述的可控开放式的微流控玻璃化冷冻芯片的平面结构图，其中：图2A示意的是芯片主板主视图，图2B示意的是贴有密封贴的盖板主视图，图2C示意的是芯片整体主视图，图2D示意的是芯片整体侧视图。
[0019]附图标注：1
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主板，11
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微流控换液管，12
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细胞筛，13
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数字液滴流量计，2
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盖板，21
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冻融孔，3
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密封贴。
具体实施方式
[0020]下面将结合具体实施例和附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
[0021]可以理解的，本技术中所述的“细胞”主要包括人或其他生物的卵母细胞、胚胎、干细胞和胚泡等生物样品。
[0022]结合图1至图2所示，实施例公开一种可控开放式的微流控玻璃化冷冻芯片，主要用于微流控细胞玻璃化冷冻操作(简称“微流操作”)中单个细胞吸取、挤出以及一体化冻
融。该芯片主要分为三部分，即主板1与盖板2，以及具有生物兼容性的密封贴3。
[0023]芯片主板1上集成有微流换液管11、细胞筛12和数字液滴流量计13；芯片盖板2上设有冻融孔21。其中，主板1的厚度可选0.01～5mm，优选0.1～1mm；盖板2的厚度可选0.01～1mm，优选0.01～0.1mm。可以理解的，本实施例中，芯片主板1和盖板2共同构成芯片本体，芯片本体的材料可优选能被灭菌的生物惰性(也称生物兼容性)材料，并具备高导热性和高热扩散性，例如，可选择PP(聚丙烯)、PS(聚苯乙烯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、COC(环烯烃类共聚物)、COP(环烯烃类共聚物)等。主板1和盖板2可通过键合技术固定在一起。本技术对芯片本体的结构并不作限定，在它实施例中，芯片本体也可以由两个对称设计的半剖结构对齐键合，也即主板和盖板的结构除冻融孔的区别外其它基本相同。
[0024]其中，微流换液管11主要用于吸取细胞和液体，这里的液体包括微流操作中涉及到的培养液、平衡液、冷冻液、解冻液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可控开放式的微流控玻璃化冷冻芯片，其特征在于，包括芯片本体和密封贴；所述芯片本体上集成有微流换液管、细胞筛和数字液滴流量计，所述微流换液管和数字液滴流量计相连，所述细胞筛布置在微流换液管内；所述芯片本体还设有将微流换液管与外部连通的冻融孔；所述密封贴与冻融孔配合使用，用于在微流控细胞玻璃化冷冻操作过程的预设步骤中封闭冻融孔。2.如权利要求1所述的可控开放式的微流控玻璃化冷冻芯片，其特征在于，所述冻融孔与细胞筛正对应设置，其中心点与细胞筛的中心点重合。3.如权利要求1所述的可控开放式的微流控玻璃化冷冻芯片，其特征在于，所述冻融孔的尺寸大于或等于细胞筛内捕获的细胞的尺寸。4.如权利要求1所述的可控开放式的微流控玻璃化冷冻芯片，其特征在于，所述冻融孔的形状为圆形、椭圆形、矩形、正多边形。5.如权利要求1所述的可控开放式的微流控玻璃化冷冻芯片，其特征在于，所述密...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，程奕昕，潘挺睿，
申请(专利权)人：中国科学技术大学苏州高等研究院，
类型：新型
国别省市：