基于鞘流聚焦的微流道结构制造技术

本发明专利技术提供了基于鞘流聚焦的微流道结构，包括：玻璃基底；

【技术实现步骤摘要】
基于鞘流聚焦的微流道结构、微流控芯片及其工作方法


[0001]本专利技术涉及微流控
，具体涉及基于鞘流聚焦的微流道结构
、
微流控芯片及其工作方法
。

技术介绍

[0002]单细胞封装技术旨在将单个或少量的细胞离散地包裹在微小尺度的水滴或液滴中，形成“细胞微囊”或“细胞微球”。
传统方法往往依赖于培养皿或细胞培养瓶，但存在一些限制，如批量处理困难
、
细胞生长环境难以模拟真实体内情况等
。
而微流控技术能够将细胞离散地封装在微滴中，使得每个细胞都得到充分的独立空间，并与周围环境隔离开来，避免细胞间的相互影响，同时也提供了更接近体内生理环境的模拟平台
。
[0003]双细胞配对技术是一种将两个或多个细胞精确地组合在一起的技术，以形成细胞
‑
细胞间的特定相互作用
。
传统的细胞研究方法主要通过培养细胞在培养皿或培养瓶中进行，难以实现高效
、
高精度的配对
。
而微流控技术通过精确的流体控制和微操纵手段，可以实现双细胞的自动化
、
精准配对，确保了每个配对的细胞之间的特定关系和相互作用
。
[0004]传统的细胞培养方法通常是在二维平面上进行，这种方式难以模拟真实的生理环境，限制了对细胞行为的深入理解
。
而细胞在三维环境中的生长和功能表达更为真实和复杂
。
微流控技术为构建稳定的细胞
3D
培养环境提供了新的途径
。
通过微流控芯片的特殊结构设计和流体控制，可以将细胞高效地封装在三维胶体或微滴中，实现稳定的细胞
3D
培养，并为细胞研究提供更加逼真的模型
。
[0005]传统方法中，这三种技术通常需要分别进行，操作复杂且耗时
。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了基于鞘流聚焦的微流道结构
、
微流控芯片及其工作方法，利用鞘流聚焦的方法，将单细胞封装
、
双细胞配对以及细胞三维
(3D)
培养有机地融合在同一个芯片上，简化了实验流程，提高了操作效率
。
[0007]本说明书实施例的第一方面公开了基于鞘流聚焦的微流道结构，包括：
[0008]玻璃基底；
[0009]PDMS
盖板，设于所述玻璃基底上；
[0010]油相微通道，设于所述
PDMS
盖板内；
[0011]水相微通道，设于所述
PDMS
盖板内，且与所述油相微通道相连通，以利用油相的剪切作用将水相分离成各个微液滴；
[0012]混合微通道，设于所述
PDMS
盖板内，与所述油相微通道和水相微通道的连通处连通，以使微液滴进入所述混合微通道；
[0013]其中，所述混合微通道呈
S
形且各段宽度不一，以使微液滴充分混合
。
[0014]在一些实施例中，所述油相微通道的油相入口
、
水相微通道的水相入口和混合微通道的出口均设于所述
PDMS
盖板上
。
[0015]在一些实施例中，所述油相微通道包括1个具有油相入口的油主通道和2个对称设置的油分通道，2个所述油分通道首尾分别相连通构成矩形，且相连通的一端与所述油主通道连通，另一端与所述水相微通道连通
。
[0016]在一些实施例中，所述水相微通道包括3个水分通道和1个水主通道，3个所述水分通道分别具有1个水相入口，3个所述水分通道相连通后通过所述水主通道与所述油相微通道连通
。
[0017]在一些实施例中，3个所述水分通道之间的夹角为
45
°
。
[0018]本说明书实施例的第二方面公开了基于鞘流聚焦的微流控芯片，包括上述的基于鞘流聚焦的微流道结构和芯片本体，所述微流道结构设于所述芯片本体内
。
[0019]本说明书实施例的第三方面公开了基于鞘流聚焦的微流控芯片的工作方法，通过上述的基于鞘流聚焦的微流控芯片实现；
[0020]所述基于鞘流聚焦的微流控芯片的工作方法包括：
[0021]在水相微通道通入水相，在油相微通道通入油相作为连续相，利用油相的剪切作用将水相分离成各个微液滴进入混合微通道；
[0022]通过控制水相和油相的流速控制微液滴生成的大小与频率
。
[0023]在一些实施例中，基于鞘流聚焦的微流控芯片的工作方法，还包括：
[0024]在水相三通道的最两侧通道通入细胞培养液，中间通道通入细胞液以实现单细胞封装，调节微流泵大小使得两侧流体流速大于中间，从而使得中间细胞液在两侧鞘流的挤压下形成单细胞流体束，最终单个细胞被封装在微液滴中
。
[0025]在一些实施例中，基于鞘流聚焦的微流控芯片的工作方法，还包括：
[0026]在水相三通道的最两侧通道通入细胞液，中间通道通入细胞培养液以实现多细胞配对
。
[0027]在一些实施例中，基于鞘流聚焦的微流控芯片的工作方法，还包括：
[0028]调节微流泵大小使得中间流体流速大于两侧，而两侧的细胞液在中间的推力下形成细胞流体束，最终左右两侧的细胞被包裹在微液滴中，完成两种细胞的配对
。
[0029]本说明书实施例至少可以实现以下有益效果：
[0030]本专利技术的微流道结构，通过油相微通道
、
水相微通道和混合微通道，利用油相的剪切作用将水相分离成各个微液滴进入
S
形的混合微通道，混合微通道的各段宽度不一使得微液滴充分混合，即可通过控制水相和油相的流速控制微液滴生成的大小与频率
。
即利用鞘流聚焦的方法，将单细胞封装
、
双细胞配对以及细胞三维
(3D)
培养有机地融合在同一个芯片上，简化了实验流程，提高了操作效率
。
[0031]本专利技术通过调控不同鞘流的流速和压力，使样品在流体力场中保持稳定的位置
。
这种方法能够有效地减少细胞和微粒的扩散，从而实现高效
、
精确的单细胞封装和双细胞配对
。
同时，通过鞘流聚焦的精确控制，可以将细胞和培养基以及其他所需试剂在微流控芯片中进行混合，构建稳定的细胞三维
(3D)
培养环境
。
通过鞘流聚集的方法可以实现将单细胞封装
、
双细胞配对以及细胞三维
(3D)
培养有机地融合在同一个芯片上，实现实验流程的简化与操作效率的提高；同时结合微流控技术，使得其实现高通量
、
高精度的单细胞封装和双细胞配对，并提供了稳定和可控的
3D
培养环境
。
这种一体化的方法不仅提高了实验效率和可操本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于鞘流聚焦的微流道结构，其特征在于，包括：玻璃基底；
PDMS
盖板，设于所述玻璃基底上；油相微通道，设于所述
PDMS
盖板内；水相微通道，设于所述
PDMS
盖板内，且与所述油相微通道相连通，以利用油相的剪切作用将水相分离成各个微液滴；混合微通道，设于所述
PDMS
盖板内，与所述油相微通道和水相微通道的连通处连通，以使微液滴进入所述混合微通道；其中，所述混合微通道呈
S
形且各段宽度不一，以使微液滴充分混合
。2.
根据权利要求1所述的基于鞘流聚焦的微流道结构，其特征在于，所述油相微通道的油相入口
、
水相微通道的水相入口和混合微通道的出口均设于所述
PDMS
盖板上
。3.
根据权利要求1所述的基于鞘流聚焦的微流道结构，其特征在于，所述油相微通道包括1个具有油相入口的油主通道和2个对称设置的油分通道，2个所述油分通道首尾分别相连通构成矩形，且相连通的一端与所述油主通道连通，另一端与所述水相微通道连通
。4.
根据权利要求1所述的基于鞘流聚焦的微流道结构，其特征在于，所述水相微通道包括3个水分通道和1个水主通道，3个所述水分通道分别具有1个水相入口，3个所述水分通道相连通后通过所述水主通道与所述油相微通道连通
。5.
根据权利要求4所述的基于鞘流聚焦的微流道结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱伟，李梓勰，张轩有，平昊阳，陆昊洋，曹旭辰，周子晗，孙海振，陈涛，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：