一种微流控细胞培养芯片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种微流控细胞培养芯片及其制备方法，该微流控芯片表面有微结构和微通道，两种细胞分别固定在各自特定的细胞培养区域，细胞之间通过微通道进行细胞间的信号传输与互相作用，在显微镜下可以直观地研究两种细胞在生长过程中的互相作用，以及分析细胞生长过程中的代谢产物，为研究细胞生物学提供了新思路和新研究技术，主要应用于细胞生物学、遗传学和药物筛选等相关领域。该微流控芯片实现了两种细胞的共培养，操作简单、实现了两种种细胞的平行植入和共培养，降低了试剂与样品的用量，简化了细胞植入过程，在显微镜下可以直观地研究两种细胞在生长过程中的互相作用，以及分析细胞生长过程中的代谢产物，具有便携、经济、快速、高效、准确的特点，为细胞生物学研究提供了一种全新的分析技术。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，该微流控芯片表面有微结构和微通道，两种细胞分别固定在各自特定的细胞培养区域，细胞之间通过微通道进行细胞间的信号传输与互相作用，在显微镜下可以直观地研究两种细胞在生长过程中的互相作用，以及分析细胞生长过程中的代谢产物，为研究细胞生物学提供了新思路和新研究技术，主要应用于细胞生物学、遗传学和药物筛选等相关领域。
技术介绍
20世纪80年代后期，为了建立更类似于体内环境的培养体系，尽可能使体外环境与体内环境相吻合，从而使细胞间能相互沟通信息，相互支撑生长增殖，人们在细胞培养技术的基础上发展出了细胞共培养技术。细胞共培养技术是将两种或两种以上的细胞共同培养于同一环境中，由于其具有更好地反映体内环境的优点，所以这种方法被广泛应用于现代细胞研究中。共培养体系主要作用诱导细胞向另一种细胞分化；诱导细胞自身分化；维持细胞功能和活力；调控细胞增殖；促进早期胚胎发育和提高代谢产物产量。从上世纪30年代开始，细胞培养逐渐成为研究人员实验过程中不可缺少的重要步骤，其载体工具培养皿/培养瓶也逐步被大家所认可，成为了一种常规的实验耗材。虽然到目前为止，很多科学家认为培养皿/培养瓶的这种体外培养条件与体内生长环境有着显著的不同,但是由于没有更好的培养载体来改变这个现状，所以生物学家们也只能退而求次的默认这种情况的存在。常规的细胞培养 皿很难完成多种细胞的共培养，因此，发展一种便捷、快速、高效、低成本的多细胞培养技术，是细胞生物学等领域的迫切需求。近年来，微流控芯片分析技术已成为分析化学中一个重要的研究方向，是其中最活跃的一支，无论是在科研还是应用领域都获得了广泛的重视。微流控芯片作为一种新型的分析检测平台，具有高通量、集成化、多重平行分析、便携式、易操作、成本低等优点，已经在众多领域获得了广泛应用。然而，采用微流控芯片，在其表面制备微结构和微通道，依靠微通道中多层液体之间的层流效应驱动样品微流体，同时完成多种细胞的植入技术，目前在多种细胞共培养的应用领域尚未有实质性的突破。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了，该微流控芯片表面有微结构和微通道，两种细胞分别固定在各自特定的细胞培养区域，细胞之间通过微通道进行细胞间的信号传输与互相作用，在显微镜下可以直观地研究两种细胞在生长过程中的互相作用，以及分析细胞生长过程中的代谢产物，为研究细胞生物学提供了新思路和新研究技术，主要应用于细胞生物学、遗传学和药物筛选等相关领域。为实现上述目的，本专利技术采用以下的操作步骤(I)用计算机辅助设计软件设计和绘制微流控芯片中各层芯片的微结构和微通道图形。(2)通过微加工技术在各层微流控芯片基材表面和粘性薄膜上加工所需的微结构和微通道，包括样品池、废液池、微孔和微通道。(3)利用双层粘性薄膜，将各层离心式微流控芯片对齐、粘合、加压封合，组成两种细胞共培养的微流控芯片。(4)将不同细胞溶液从样品池加入，控制微流体的层流速度，将两种细胞植入到微流控芯片中的主微通道中。(5)完成两种细胞在微通道中的植入后，进行细胞的培养。(6)细胞铺满培养区域形成细胞层后，通过显微镜观察细胞形态的变化，以及收集细胞代谢产物评价细胞间的互相影响。本专利技术中，微流控细胞培养芯片的芯片基材可以是PMMA、PC、PVC、C0C、铜、铝、不锈钢、硅片、玻璃圆片，也可是市售的各类普通CD光盘。本专利技术中，微流 控细胞培养芯片的芯片和粘性薄膜的微结构和微通道可以通过数控铣刻、激光刻蚀、LIGA技术、模塑法、热压法、化学腐蚀制备，也可用软刻蚀技术制备。本专利技术中，微流控细胞培养芯片是由两层芯片组成，各层芯片之间用粘性薄膜贴合，粘性薄膜可以是双层力致粘性薄膜，也可是普通双面胶薄膜。本专利技术中，微流控细胞培养芯片上的细胞溶液的驱动依靠溶液入口与出口间的液差产生的重力来实现的。本专利技术中，微流控细胞培养芯片的细胞植入是依靠微通道中多液流之间的层流现象完成的。本专利技术中，微流控细胞培养芯片采用原位植入细胞于BSA蛋白修饰的微通道表面。本专利技术中，微流控细胞培养芯片可以研究两种细胞之间的互相作用。本专利技术提出的微流控细胞培养芯片及其制备方法，操作简单、实现了两种种细胞的平行植入和共培养，降低了试剂与样品的用量，简化了细胞植入过程，在显微镜下可以直观地研究两种细胞在生长过程中的互相作用，以及分析细胞生长过程中的代谢产物，具有便携、经济、快速、高效、准确的特点，在细胞生物学、遗传学和药物筛选等相关领域中具有良好的应用前景。附图说明图1.微流控细胞培养芯片的结构示意图。a.左侧细胞溶液加入区，b.右侧细胞溶液加入区，c.细胞溶液储备区，d.细胞溶液储备区，e.细胞代谢物收集区。具体实施方案实施例1用计算机辅助设计软件设计和绘制离心式微流控芯片的两层芯片的微结构和微通道图形。利用数控CNC系统加工制备两层圆片状聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)芯片的微结构和微通道，分别用自来水、蒸馏水清洗各层芯片，并用乙醇擦拭芯片表面残留的指纹、油溃等污溃。在双面胶薄膜上，用刻字机加工制备所需的微结构和微通道。将两层芯片小心对齐、粘合、加压封合，制成两种细胞共培养的微流控芯片。从左侧和右侧细胞溶液加入区分别加入两种细胞溶液，控制左和右侧细胞溶液加入区与细胞溶液储备区的液差高度，从而控制层流速度，使细胞溶液缓慢流经微通道，细胞因此吸附在用BSA蛋白修饰固定的微通道表面，从而完成两种细胞的同时植入，每隔12小时更换一次细胞培养液，待细胞铺满培养区域形成单细胞层后，在显微镜下观察细胞在生长过程中所发生的互相作用，以及收集细胞代谢产物分析细胞间的互相影响。实施例2用计算机辅助设计软件设计和绘制离心式微流控芯片的两层芯片的微结构和微通道图形。利用数控CNC系统加工制备两层圆片状聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)芯片的微结构和微通道，分别用自来水、蒸馏水清洗各层芯片，并用乙醇擦拭芯片表面残留的指纹、油溃等污溃。在双面胶薄膜上，用刻字机加工制备所需的微结构和微通道。将两层芯片小心对齐、粘合、加压封合，制成多细胞共培养的微流控芯片。从左侧和右侧细胞溶液加入区分别加入两种细胞溶液，控制左和右侧细胞溶液加入区与细胞溶液储备区的液差高度，从而控制层流速度，使细胞溶液缓慢流经微通道，细胞因此吸附在用BSA蛋白修饰固定的微通道表面，从而完成两种细胞的同时植入，每隔12小时更换一次细胞培养液，待细胞铺满培养区域形成单细胞层后，在显微镜下观察细胞在生长过程中所发生的互相作用，以及收集细胞代谢产物分析细胞间的互相影 响。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微流控细胞培养芯片及其制备方法，该微流控芯片表面有微结构和微通道，两种细胞分别固定在各自特定的细胞培养区域，细胞之间通过微通道进行细胞间的信号传输与互相作用，在显微镜下可以直观地研究两种细胞在生长过程中的互相作用，以及分析细胞生长过程中的代谢产物，为研究细胞生物学提供了新思路和新研究技术。

【技术特征摘要】
1.一种微流控细胞培养芯片及其制备方法，该微流控芯片表面有微结构和微通道，两种细胞分别固定在各自特定的细胞培养区域，细胞之间通过微通道进行细胞间的信号传输与互相作用，在显微镜下可以直观地研究两种细胞在生长过程中的互相作用，以及分析细胞生长过程中的代谢产物，为研究细胞生物学提供了新思路和新研究技术。2.按权利要求1所述的微流控细胞培养芯片及其制备方法，其特征在于，其制作步骤如下 (1)用计算机辅助设计软件设计和绘制微流控芯片中各层芯片的微结构和微通道图形。(2)通过微加工技术在各层微流控芯片基材表面和粘性薄膜上加工所需的微结构和微通道，包括样品池、废液池、微孔和微通道。(3)利用双层粘性薄膜，将各层离心式微流控芯片对齐、粘合、加压封合，组成两种细胞共培养的微流控芯片。(4)将不同细胞溶液从样品池加入，控制微流体的层流速度，将两种细胞植入到微流控芯片中的主微通道中。(5)完成两种细胞在微通道中的植入后，进行细胞的培养。(6)细胞铺满培养区域形成细胞层后，通过显微镜观察细胞形态的变化，以及收集细胞代谢产物评价细胞间的互相影响。3.按权利要求1或2所述的微流控细胞培养芯片及其制备方法，其特征在于，这种微流控细胞培养芯片的核心功能器件是微流控芯片，此芯片以液差产生的重力作为样品微流体流动的驱动力，可以批量生产、多次利用、灵活设计与组装。4.按权利要求1或2所述的微流控细胞培养芯片及其制备方法，其特征在于，这种微流控细胞培养芯片上的微结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶嘉明，王晓东，沙俊，聂富强，
申请(专利权)人：苏州汶颢芯片科技有限公司，
类型：发明
国别省市：