CN102212458A - 基于可变间距微柱阵列的细胞分选结构及其制作方法 - Google Patents

基于可变间距微柱阵列的细胞分选结构及其制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102212458A
CN102212458A CN 201110081377 CN201110081377A CN102212458A CN 102212458 A CN102212458 A CN 102212458A CN 201110081377 CN201110081377 CN 201110081377 CN 201110081377 A CN201110081377 A CN 201110081377A CN 102212458 A CN102212458 A CN 102212458A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pdms
cell sorting
micro
matrix
pillar array
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN 201110081377
Other languages
English (en)
Inventor
常洪龙
张峰
丁继亮
谢建兵
陈方璐
苑伟政
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern Polytechnical University filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN 201110081377 priority Critical patent/CN102212458A/zh
Publication of CN102212458A publication Critical patent/CN102212458A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/04Cell isolation or sorting

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于可变间距微柱阵列的细胞分选结构及其制作方法,属于微流控芯片领域。该结构包括上基体和下基体,其材料均为PDMS;下基体有一凹域形成分选区,分选区内有微柱阵列,上基体与下基体键合,上基体上有贯通的进样口和出样口与分选区连通;拉伸驱动装置通过芯片夹持器与键合的上基体和下基体连接。通过调节拉伸驱动装置的输出拉力,精确控制PDMS细胞分选结构的变形,微柱阵列的间距随着所受拉力的增大而增大,从而实现分选孔的大小改变,进而实现细胞分选。克服了现有技术中细胞分选结构存在细胞培养液容易从分选薄膜之间泄漏、微柱阵列间距固定不变等缺点,结构简单,易于实现。

Description

基于可变间距微柱阵列的细胞分选结构及其制作方法
所属领域:
本发明涉及一种基于可变间距微柱阵列的细胞分选结构及其制作方法,属于微流控芯片领域。
背景技术:
细胞分选是从复杂环境中获取性质均一的目标细胞。细胞分选是细胞生理和病理研究的关键环节,其对于重大疾病的诊断和治疗具有重要意义。对于细胞分选方法及相关技术的研究一直都是医学界及相关领域的一个研究热点。随着微机电系统(MEMS)技术的出现及在生物医学领域的应用,产生了许多新的细胞分选方法。现阶段以流式细胞仪为代表的传统细胞分选仪具有体积大、结构复杂、成本高昂等缺点,而基于MEMS技术的微流控芯片可将细胞分选仪微型化。相对于流式细胞技术、免疫磁性微珠分选等传统细胞分选方法,微流控芯片细胞分选方法无需复杂的样品准备过程,且具有分离纯度高、操作简便、成本低廉等诸多优点。
由于生物体细胞尺寸极小且种类繁多,分选难度很大。基于微流控芯片的细胞分选方法主要包括:利用细胞尺寸差异、利用介电电泳、利用强磁场梯度变化等。其中,利用细胞尺寸差异进行细胞分选的方法因为无需对细胞或蛋白质进行特异性标记,对细胞几乎没有损伤,且具有结构紧凑、分选效率高、活性保存良好等诸多优点。
2007年,中科学院电子学研究所崔大付等发明了一种基于微柱阵列的细胞分选方法(XingChen,Dafu Cui,Changchun Liu,Hui Li,Jian Chen,Continuous flow microfluidic device for cellseparation,cell lysis and DNA purification.Analytica Chimica Acta.2007,584:237~243),并用于血细胞的分选。其核心结构是两列微柱阵列,通过这些微柱阵列进行血细胞离散分选。该方法中的微柱阵列形成后,所设计的微柱阵列间距及分布就无法再改变,仅能针对特定不连续尺寸段的细胞进行分选。在申请号为200910219282.3的专利文献“一种用于细胞分选的微网筛结构及其使用方法”中,提出了一种用于细胞分选的微网筛结构,利用相邻两层分选薄膜之间的直线平动实现分选孔孔径的改变,从而实现细胞的连续分选。这种细胞分选结构存在结构复杂、细胞培养液容易从分选薄膜之间泄漏等弊端。
聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一种具有弹性的高分子聚合物,通常由PDMS预聚体和固化剂按照一定的体积比(质量比)混合并聚合而成。PDMS具有非常理想的材料特性:良好的绝缘性,能承受高压,热稳定性高,适合加工各种生化反应芯片,具有很高的生物兼容性和气体通透性,可以用于细胞培养;弹性模量低,适合制作多种微流控芯片。
发明内容:
本发明的目的是:为克服现有技术中细胞分选结构存在结构复杂、微柱阵列间距固定不变、细胞培养液容易从分选薄膜之间泄漏等缺点,本发明提出了一种基于可变间距微柱阵列的细胞分选结构,通过控制细胞分选芯片的微柱阵列的间距变化实现分选孔径的连续变化,无需多层分选薄膜。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:参见图1、图2、图4,一种基于可变间距微柱阵列的细胞分选结构,包括一层上基体1和下基体2,所述上基体1和下基体2材料均为PDMS;所述下基体2有一凹域形成分选区8,分选区8内有微柱阵列3,微柱阵列3的高度和下基体2上凹域深度一致;所述上基体1与下基体2键合,上基体1上有贯通的进样口6和出样口7与分选区8连通;拉伸驱动装置5通过芯片夹持器4与键合的上基体1和下基体2连接,并使其产生拉伸变形。
作为一种最优方案:微柱阵列3成规则等间距阵列排布。
作为一种最优方案:相邻微柱的距离小于微柱直径。
作为一种最优方案:聚二甲基硅氧烷由PDMS预聚体和固化剂按照体积比(质量比)10∶1混合并聚合而成。
工作时,由于PDMS分选结构收到拉力后产生变形,通过调节拉伸驱动装置5的输出拉力控制PDMS细胞分选结构的变形,PDMS细胞分选结构上的微柱阵列的间距随着所受拉力的增大而增大,从而实现分选孔径的大小改变,进而实现细胞分选。
一种基于可变间距微柱阵列的细胞分选结构的制作方法,参见图3,包括如下步骤:
步骤1:制作下基体(2)的模具;
步骤2:按质量比或体积比为5∶1~15∶1,分别量取PDMS预聚体和固化剂,倒入容器中,搅拌5~10分钟,充分混合;并放入真空干燥箱中抽真空,去除气泡;将步骤1制作的模具置于水平实验台,将PDMS倒入模具中,静置24~48小时,待PDMS固化;或根据需要,将模具和PDMS一起放入恒温箱中,加速PDMS固化;
步骤3:脱模,把固化后的PDMS和模具分离;
步骤4:将脱模后印有微柱阵列的PDMS基体与一层平整的PDMS基体键合,形成基于可变间距微柱阵列的细胞分选结构。
步骤5:将PDMS细胞分选结构通过芯片夹持器4与拉伸驱动装置5连接装配。
本发明的有益效果是:在工作过程中,通过调节拉伸驱动装置的输出拉力,控制PDMS细胞分选结构的变形,PDMS基体上的微柱阵列的间距随着所受拉力的增大而增大,从而实现分选孔的大小改变,进而实现细胞分选。因此,在实现细胞连续分选的同时克服了现有技术中细胞分选结构存在细胞培养液容易从分选薄膜之间泄漏、微柱阵列间距固定不变等缺点,结构简单,易于实现。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图说明(附图在文字中的引用说明)
图1是本发明提出的基于可变间距微柱阵列的细胞分选结构示意图
图2是基于可变间距微柱阵列的细胞分选结构工作原理示意图
图3是基于可变间距微柱阵列的细胞分选结构制作流程示意图
图4是具体实施例1中细胞分选结构工作过程俯视图示意图
图5是具体实施例1中细胞分选结构剖面图
其中,1-上基体,2-下基体,3-微柱阵列,4-芯片夹持器,5-拉伸驱动装置,6-进样口,7-出样口,8-分选区。
具体实施方式:
具体实施例1:
参照图4和图5,一种基于可变间距微柱阵列的细胞分选结构,包括一层上基体1和下基体2,所述上基体1和下基体2材料均为PDMS;所述下基体2有一凹域形成分选区8,分选区8内有3×5的微柱阵列3,微柱横截面为圆形,直径为30μm,间距为5μm,微柱阵列3的高度和下基体2上凹域深度均为10μm;所述上基体1与下基体2键合,上基体1上有贯通的进样口6和出样口7与分选区8连通。拉伸驱动装置5通过芯片夹持器4与键合的上基体1和下基体2连接,并使其产生拉伸变形。
具体实施例2:
一种基于可变间距微柱阵列的细胞分选结构,包括一层上基体1和下基体2,所述上基体1和下基体2材料均为PDMS;所述下基体2有一凹域形成分选区8,分选区8内有5×10的微柱阵列3,微柱横截面为正方形,边长为40μm,间距为10μm,微柱阵列3的高度和下基体2上凹域深度均为15μm;所述上基体1与下基体2键合,上基体1上有贯通的进样口6和出样口7与分选区8连通。拉伸驱动装置5通过芯片夹持器4与键合的上基体1和下基体2连接,并使其产生拉伸变形。

Claims (5)

1.一种基于可变间距微柱阵列的细胞分选结构,其特征在于:包括一层上基体(1)和下基体(2),所述上基体(1)和下基体(2)材料均为PDMS;所述下基体(2)有一凹域形成分选区(8),分选区(8)内有微柱阵列(3),微柱阵列(3)的高度和下基体(2)上凹域深度一致;所述上基体(1)与下基体(2)键合,上基体(1)上有贯通的进样口(6)和出样口(7)与分选区(8)连通;拉伸驱动装置(5)通过芯片夹持器(4)与键合的上基体(1)和下基体(2)连接,并使其产生拉伸变形。
2.一种如权利要求1所述的基于可变间距微柱阵列的细胞分选结构,其特征在于:所述微柱阵列(3)成规则等间距阵列排布。
3.一种如权利要求1所述的基于可变间距微柱阵列的细胞分选结构,其特征在于:相邻微柱间距小于微柱直径。
4.一种如权利要求1所述的基于可变间距微柱阵列的细胞分选结构,其特征在于:聚二甲基硅氧烷由PDMS预聚体和固化剂按照体积比10∶1混合并聚合而成。
5.一种如权利要求1所述的基于可变间距微柱阵列的细胞分选结构的制作方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤1:制作下基体(2)的模具;
步骤2:按质量比或体积比为5∶1~15∶1,分别量取PDMS预聚体和固化剂,倒入容器中,搅拌5~10分钟,充分混合;并放入真空干燥箱中抽真空,去除气泡;将步骤1制作的模具置于水平实验台,将PDMS倒入模具中,静置24~48小时,待PDMS固化;或根据需要,将模具和PDMS一起放入恒温箱中,加速PDMS固化;
步骤3:脱模,把固化后的PDMS和模具分离;
步骤4:将脱模后印有微柱阵列的PDMS基体与一层平整的PDMS基体键合,形成基于可变间距微柱阵列的细胞分选结构。
步骤5:将PDMS细胞分选结构通过芯片夹持器(4)与拉伸驱动装置(5)连接装配。
CN 201110081377 2011-03-31 2011-03-31 基于可变间距微柱阵列的细胞分选结构及其制作方法 Pending CN102212458A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110081377 CN102212458A (zh) 2011-03-31 2011-03-31 基于可变间距微柱阵列的细胞分选结构及其制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110081377 CN102212458A (zh) 2011-03-31 2011-03-31 基于可变间距微柱阵列的细胞分选结构及其制作方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102212458A true CN102212458A (zh) 2011-10-12

Family

ID=44744000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110081377 Pending CN102212458A (zh) 2011-03-31 2011-03-31 基于可变间距微柱阵列的细胞分选结构及其制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102212458A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102533537A (zh) * 2011-12-29 2012-07-04 云南师范大学 一种高通量筛选细胞在三维基质中生长迁移行为的装置及方法
CN102978151A (zh) * 2012-11-06 2013-03-20 中国科学院大连化学物理研究所 一种灵活产生形态各异性细胞模块的方法及应用
CN103146576A (zh) * 2013-02-04 2013-06-12 中国科学院大学 一种可机械拉伸的微流控芯片细胞培养装置及其应用
CN103387935A (zh) * 2012-05-09 2013-11-13 中国人民解放军军械工程学院 细胞捕获微流控阵列芯片
CN104591073A (zh) * 2014-12-05 2015-05-06 上海交通大学 一种微通道结构以及生成该微通道的方法
CN106047706A (zh) * 2016-06-15 2016-10-26 西北工业大学 一种基于单细胞捕获实现细胞定位培养芯片及其使用及制备方法
CN110191944A (zh) * 2016-11-22 2019-08-30 Inl-国际伊比利亚纳米技术实验室 微尺度细胞过滤器

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102533537A (zh) * 2011-12-29 2012-07-04 云南师范大学 一种高通量筛选细胞在三维基质中生长迁移行为的装置及方法
CN102533537B (zh) * 2011-12-29 2013-10-23 云南师范大学 一种高通量筛选细胞在三维基质中生长迁移行为的装置及方法
CN103387935A (zh) * 2012-05-09 2013-11-13 中国人民解放军军械工程学院 细胞捕获微流控阵列芯片
CN102978151A (zh) * 2012-11-06 2013-03-20 中国科学院大连化学物理研究所 一种灵活产生形态各异性细胞模块的方法及应用
CN103146576A (zh) * 2013-02-04 2013-06-12 中国科学院大学 一种可机械拉伸的微流控芯片细胞培养装置及其应用
CN103146576B (zh) * 2013-02-04 2014-08-20 中国科学院大学 一种可机械拉伸的微流控芯片细胞培养装置及其应用
CN104591073A (zh) * 2014-12-05 2015-05-06 上海交通大学 一种微通道结构以及生成该微通道的方法
CN106047706A (zh) * 2016-06-15 2016-10-26 西北工业大学 一种基于单细胞捕获实现细胞定位培养芯片及其使用及制备方法
CN106047706B (zh) * 2016-06-15 2018-11-16 西北工业大学 一种基于单细胞捕获实现细胞定位培养芯片及其使用及制备方法
CN110191944A (zh) * 2016-11-22 2019-08-30 Inl-国际伊比利亚纳米技术实验室 微尺度细胞过滤器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102212458A (zh) 基于可变间距微柱阵列的细胞分选结构及其制作方法
Luan et al. Microfluidic systems for hydrodynamic trapping of cells and clusters
JP6980904B2 (ja) 細胞を単離し分析するためのシステムおよび方法
CN110004043B (zh) 一种单细胞捕获微流控芯片
Wu et al. Microfluidic technologies in cell isolation and analysis for biomedical applications
CN103451088B (zh) 一种微液滴式pcr芯片及其制作方法
CN108499619A (zh) 一种膜整合式微流控过滤芯片及其制备方法和用途
CN104513787A (zh) 用于单细胞捕获、培养和给药的集成微流控芯片及系统
CN107523481B (zh) 一种基于微流控芯片的微纳生物粒子分选设备
CN110841730B (zh) 一种微流控芯片及肿瘤dna检测芯片
WO2012016136A2 (en) Microscale and nanoscale structures for manipulating particles
CN109251841B (zh) 一种单细胞分选芯片及其制造方法以及单细胞分选方法
JP2011517774A (ja) 相互接続マルチチャンバデバイスを使用する流体処理および移送の方法
CN102008983A (zh) 适用于微胶囊生产的微流控芯片
CN104894106A (zh) 高集成度等距等分核酸扩增微流控芯片及应用
CN110075934B (zh) 一种3d打印微流控器件及其大通量制备单分散乳液的方法
CN106423319B (zh) 一种试样分析芯片及其使用方法
WO2021088936A1 (zh) 一种分离捕获单细胞的微流控芯片及其制备方法和应用
Manzoor et al. A review on microwell and microfluidic geometric array fabrication techniques and its potential applications in cellular studies
CN106423315B (zh) 一种基于微流控芯片的多物质梯度混合液滴形成装置
Jia et al. Size-tunable elasto-inertial sorting of Haematococcus pluvialis in the ultrastretchable microchannel
WO2011135339A2 (en) Reactor
CN102212459A (zh) 一种基于聚二甲基硅氧烷的细胞分选结构
CN112920951B (zh) 一种细胞筛选芯片及其制作与细胞筛选收集方法
EP3338074A1 (en) A microfluidic hydrodynamic shuttling chip device for highthroughput multiple single cells capture

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20111012

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication