CN103461279A - 用于线虫培养和/或观察的微流芯片和设备及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于线虫培养和/或观察的微流芯片和设备及其应用。具体而言，本发明提供了一种用于线虫培养、观察和/或研究的微流芯片；包含该微流芯片的设备；以及所述微流芯片和所述设备的用途。本发明的微流芯片和设备能够兼顾高通量和高分辨率、避免使用额外的化学试剂抑制幼虫生长、制造和使用成本低、操作自动化程度高，具有广泛的应用前景。

Description

用于线虫培养和/或观察的微流芯片和设备及其应用

技术领域

本发明涉及生物技术和实验设备领域。具体而言，本发明涉及一种廉价、易于制备、能自动洗除幼虫和卵的线虫培养微流芯片、包含该微流芯片的设备以及该微流芯片和设备的应用。

背景技术

秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)是现代发育生物学、遗传学和基因组学研究的重要模式材料。它是一种很小的蠕虫，其成体长仅1mm，全身透明，以细菌为食，居住在土壤中，生活史短，由一个受精卵发育成为成熟的成体只要二天多一点(25℃时需52小时，最快可达到48小时)。野生型线虫胚胎发育中细胞分裂和细胞系的形成具有高度的程序性，这样就便于对其发育进行遗传学分析。

获得准确的线虫生命周期数据是研究线虫衰老的重要基础。同时获得衰老进程中各个时期的衰老相关表型数据(运动活力、体型大小、脂肪储备以及各种衰老基因融合荧光蛋白信号等)对探明衰老的机制更有重要的意义。

传统的线虫寿命分析实验一般在固体培养板或液体环境中进行。这两种方法均存在一定的局限性。固体培养时，必须在培养板中加入5-氟脱氧尿苷(2'-Deoxy-5-fluorouridine，Floxuridine，FuDR)来抑制线虫后代的生长。最近研究表明，FuDR能够引起突变体tub-1寿命显著延长，表明FuDR对成虫的影响不能被完全忽略，否则有可能导致对衰老基因的误判。液体培养时，因为无法更换培养液以及食物，加上容易污染，很难做到线虫仅15天左右的整个衰老过程的跟踪观察。而且这些大规模实验均需要添加FuDR来抑制线虫后代的发育。

目前，分选流式细胞仪是最为常见的进行高通量、自动化样品分选以及数据采集的技术平台，但是它的局限性较大。很多研究者感兴趣的样品(例如线虫等)，由于太大或过于脆弱不能应用该仪器进行采集分析。

当今市面上唯一能应用于线虫等小型活体样本分选以及采集表型数据的设备是美国Union Biometrica公司研发的COPAS(Complex Object ParametricAnalyzer and Sorter)系统，其利用比流式细胞仪更大孔径的流动室，分析、分选直径大小在20-1500微米范围内的样本。该设备利用了流式细胞仪的原理，形成液流让物体挨个通过分析口，分析口有激光照射，通过测量物体在激光束中的飞行时间可以得到物体的大小参数；通过测量被物体挡住而衰减的光强可以得到物体的颜色深度和透明度的参数；仪器带有三个不同波长的激光器和三组滤光片，可以通过测定荧光强度得到物体轴线上荧光标记(荧光蛋白或荧光抗体)丰度情况的信息(参数)。但是COPAS系统存在明显的缺陷：其只能提供单位横切面的总荧光值和样本的整体荧光值，不能达到细胞或者亚细胞水平的分辨率；更重要的是该系统不能提供实时可见的图片数据；此外，该系统设备价格昂贵，使用成本相对较高。

综上所述，本领域中迫切需要开发出能够兼顾高通量和高分辨率、并且避免使用额外的化学试剂抑制幼虫生长的大规模实验平台。

发明内容

本发明的主要目的是为了提供一种能够兼顾高通量和高分辨率、并且避免使用额外的化学试剂抑制幼虫生长的大规模实验平台。

在本发明的第一方面中，提供了一种用于秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)培养、观察和/或研究的微流芯片1，所述微流芯片1包括微流层2和基片20，所述微流层2中包括：

至少一个用于培养线虫的培养室3，所述培养室3是一个封闭在微流层中的空腔，仅通过微流管道与外界相通，所述培养室3在垂直于微流芯片方向上的尺寸大于线虫成虫的直径；

与培养室3相连的至少一条输入微流管道4和与培养室3相连的至少一条筛选管道30，所述输入微流管道4用于向培养室3中输入液体，所述筛选管道30与用于收集和排出从培养室3经筛选管道30流出的液体及线虫的幼虫和卵的至少一条输出微流管道5相连，所述筛选管道30在培养室内壁的开口面积小于或等于线虫成虫的平均横截面积的2/3且大于或等于线虫幼虫和卵的平均横截面积1/2。

在一个优选例中，所述筛选管道30在培养室内壁的开口面积小于或等于线虫成虫的平均横截面积的1/2且大于或等于线虫幼虫和卵的平均横截面积2/3。

在另一个优选例中，所述筛选管道30在培养室内壁的最大内径小于或等于线虫成虫平均直径的2/3且大于或等于线虫幼虫和卵平均直径的1/2。

在另一个优选例中，所述筛选管道30在培养室内壁的最大内径小于或等于线虫成虫的平均直径的1/2且大于或等于线虫幼虫和卵的平均直径2/3。

在本发明的一些实施方式中，所述筛选管道30在培养室3内壁的开口为长方形，所述长方形的长为15-25μm，优选为18-22μm，更优选为20μm；所述长方形的宽为8-12μm，优选为9-11μm，更优选为10μm。

在本发明的另一些实施方式中，所述筛选管道30在培养室3内壁的开口为圆形，所述圆形的直径为8-12μm，优选为9-11μm，更优选为10μm。

在本发明的另一些实施方式中，所述培养室3在垂直于微流芯片方向上的尺寸≥100μm。

在本发明的另一些实施方式中，所述输入微流管道4的数目≥1，所述筛选管道30的数目≥3。

在本发明的另一些实施方式中，所述培养室3为长条形，所述输入微流管道4在培养室3上的开口位于长条形的长轴的一端，所述筛选管道30在培养室3上的开口位于长条形的长轴的另一端和长条形的两个侧面上。

在本发明的另一些实施方式中，长条形培养室3与所述输入微流管道4相连的一端为圆弧形，优选为半圆形。

在本发明的另一些实施方式中，所述筛选管道30的数目≥12，其中位于所述长条形的长轴的一端的筛选管道30的数目≥4，位于长条形的任一侧面上的筛选管道30的数目≥4。

在本发明的另一些实施方式中，所述微流芯片1还包括控制层6和连接层7，所述控制层6与所述微流层2之间通过连接层7隔开，所述控制层6包括：

至少一条控制管道8，所述控制管道8与输入微流管道4或输出微流管道5具有至少一个交叉点9，所述交叉点9处的连接层7由弹性体材料构成，

其中，当控制管道8中的压力增加到一定值时，所述交叉点9位置的弹性体连接层7向微流层2方向膨胀，并使得输入微流管道4或输出微流管道5的内表面接触至完全阻断微流，使微流处于断开的状态；当控制管道8中的压力恢复时，交叉点9位置的弹性体连接层7恢复原态，使微流处于流通的状态。

在本发明的另一些实施方式中，所述微流层2、控制层6和连接层7由弹性体材料构成，所述控制管道8在与输入微流管道4和输出微流管道5的交叉点9处扩大形成空腔。

在一个优选例中，所述空腔为圆形或者长方形。

在本发明的另一些实施方式中，所述弹性体材料为选自下组中的一种或多种：聚二甲基硅氧烷、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、环状聚烯烃共聚合物、聚偏二氟乙烯、聚苯乙烯、聚砜、尼龙、苯乙烯-丙烯酸共聚物、天然橡胶、聚异戊二烯、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、聚丁二烯、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁二烯橡胶、乙丙橡胶、表氯醇橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、硅酮橡胶、氟硅橡胶、含氟弹性体、全氟弹性体、乙烯-乙酸乙烯酯、节肢弹性蛋白(resilin)、弹性蛋白(elastin)、聚酰亚胺、酚醛树脂、或其组合。

在本发明的第二方面中，提供了一种用于秀丽隐杆线虫培养、观察和/或研究的装置100，所述装置包括：

本发明的微流芯片1；

与微流芯片1的输入微流管道4相连的液体输入部件10；

与微流芯片1的控制管道8相连的外部管道11；

与外部管道11相连的控制部件；

任选的观察部件；

任选的记录部件；以及

任选的与输出微流管道5相连的收集部件。

在一个优选例中，所述控制部件包括选自下组的一种或多种：压力设备、设置在外部管道11上的电磁阀、与电磁阀相连的计算机。

在另一个优选例中，所述观察部件包括选自下组的一种或多种：显微系统，优选体视显微镜、荧光共聚焦显微镜；成像系统，优选CCD成像装置。更优选所述观察部件与记录部件相连接，例如与CCD成像装置相连的计算机。

在本发明的一些实施方式中，所述液体输入部件10包括一个或多个装有液体的密闭容器15，所述密闭容器15通过两根插入容器中液面以下的管道与外界相连，其中一根管道与微流芯片1上的输入微流管道4连接，另外一根管道与压缩空气泵连接。

在一个优选例中，所述压力设备为空气压缩泵、蠕动泵或注射器泵。

在本发明的第三方面中，提供了本发明的微流芯片1或本发明的装置100在秀丽隐杆线虫的培养、观察和/或研究中的应用。

在本发明的一些实施方式中，所述线虫的培养、观察和/或研究用于发育生物学、遗传学、基因组学、药学观察和/或研究。

在一个优选例中，所述培养、观察和/或研究用于发育和衰老的研究，优选用于发育或衰老基因的研究、抗衰老物质的筛选、衰老特征表型和/或衰老生物学标记的研究。

本发明的其它方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明，其中这些显示仅为了图示说明本发明的实施方案，而不是为了局限本发明的范围。

图1：线虫培养微流芯片结构示意图：

(a)线虫培养微流芯片横切面结构示意图：每块芯片集成8个培养室，由控制管道8的开闭实现8个培养室3的并联操作；其中黑色部分属于控制层6，灰色部分属于微流层2。

(b)单个培养室及其附属结构的示意图：线虫培养室3，其长宽高可为例如4000μm×1000μm×100μm；连接培养室与输出微流管道5的筛选管道30，其长宽高可为例如80μm×20μm×10μm；输出微流管道5与输入微流管道4可为长方形，其横截面的宽高可为300μm×70μm；控制管道8与输出微流管道5和输入微流管道4分别形成交叉点9，实现微流的出入控制。

(c)交叉点9处的放大结构及微流出入控制示意图：基片20承载控制层6、连接层7和微流层2，控制层6与微流层2之间通过连接层7隔开；控制层6包括至少一条控制管道8，该控制管道8与输入微流管道4或输出微流管道5具有至少一个交叉点9；交叉点9处的连接层7由弹性体材料构成。

其中，当控制管道8中的压力增加到一定值时，所述交叉点9位置的弹性体连接层7向微流层2方向膨胀并使得输入微流管道4或输出微流管道5的内表面接触至完全阻断微流，使其处于断开的状态，即使得微阀关闭；当控制管道8中的压力恢复时，交叉点9位置的弹性体连接层7恢复原态，使得微流连通，即使得微阀开放。

图2：芯片操作流程图：

(a)用表面活性剂2%普朗尼克(pluronic)修饰芯片管道表面；

(b)通入线虫悬液；

(c)定时更换培养液。

图3：能自动洗除幼虫的线虫培养装置示意图。

液体输入部件10包括8个装有液体的密闭容器15，所述密闭容器15通过两根插入容器中液面以下的管道与外界相连，其中一根管道与微流芯片1上的输入微流管道4连接，另外一根管道与压缩空气泵连接。控制管道8与外部管道11相连，由压缩空气驱动控制交叉点9开闭。

图4：线虫在不同葡萄糖环境下随时间衰老的进程及生命周期曲线图：

(a)成虫阶段培养在含有2%和4%葡萄糖的培养液中的线虫衰老速度明显比不含葡萄糖的培养液中生长的线虫衰老速度快，活力衰减速度明显加速；

(b)芯片上含有2%和4%浓度的葡萄糖培养液的培养室中线虫与对照组相比，寿命显著缩短；

(c)含有不同浓度的葡萄糖的NGM固体培养板上线虫生命周期不同：2%和4%浓度的葡萄糖与对照组相比，显著缩短线虫寿命。

图5：线虫在不同RNAi压力环境下随时间衰老的进程及生命周期曲线图：

(a)成虫阶段培养在含有空白对照的培养液、以及分别含有sptf-3、Y82E9BR.3和age-1基因RNAi克隆的培养液中的线虫衰老速度及活力衰减速度有差异；

(b)芯片上含有不同RNAi压力培养室中线虫与对照组相比，寿命有差异；

(c)含有不同RNAi压力的NGM固体培养板上线虫生命周期不同。

具体实施方式

本发明人为了解决现有技术中线虫培养和/或观察过程中FuDR带来的不利影响以及现有技术方法不能提供实时可见的图片数据的问题，开发了一种廉价、易于制备且能自动洗除幼虫的线虫培养微流芯片，并提供了基于该芯片的、可以实时提供图片数据的线虫培养及观察装置。此外，本发明人还提供了该微流芯片和装置的应用。

术语定义

本发明中，术语“芯片”与通常本领域所定义的芯片概念相同，即外观为厚度均一的平整片状物体，最常见的形状为长方形或正方形，但本领域普通技术人员也可根据需要对其形状进行调整。

在本发明中，术语“微流”是指在微(纳)米尺度下的物质(包括分子与胶体)传递、动量传递、热传递，以及在传输中的反应过程。

在本发明中，术语“微流芯片”是指集成微通道网络以及众多分析功能元件，能在微米级结构中超控纳升至皮升体积流体的芯片，其容纳流体的有效结构(包括通道、反应室和其它某些功能部件)至少在一个维度上为微米级尺度。如本文所用，术语“本发明的芯片”和“微流芯片”可互换使用，均是指在本发明中提供的用于线虫培养和/或观察的芯片。

本发明中的“一条微流管道”是以微流管道在培养室上的开口为标志，一个开口对应一条微流管道。相应的，“N条微流管道”是指与培养室上的N个开口相对应的各微流管道，所述微流管道的总数量为N条。

术语“输入微流管道”是指与培养室连通的、用于往培养室中输入液体(例如包含食物的培养基、包含候选药物的培养基等)的一条或多条微流管道。可根据需要，采用同一条输入微流管道输入多种液体的混合物，也可采用多条输入微流管道分别输入不同的液体。如果需要，可在输入微流管道旁设置至少一个排除上样过程中气泡的排气管道。

本发明中，术语“筛选管道”或“筛选微流管道”可互换使用，均是指与培养室的侧壁或远离输入微流管道的一端以及输出微流管道相连、具有可允许培养室内的线虫幼虫和卵经其排入输出微流管道但不允许成虫通过的最大内径或横截面积的微流管道。

筛选管道的横截面的形状通常可为长方形、正方形、圆形或椭圆形。当筛选管道的横截面为长方形时，“最大内径”是指其长和宽中较大者的尺寸；当筛选管道的横截面为椭圆形时，“最大内径”是指其长轴的直径。在一个优选例中，筛选管道在培养室内壁的开口面积小于或等于线虫成虫的平均横截面积的2/3且大于或等于线虫幼虫和卵的平均横截面积1/2，用于随液流排出线虫幼虫和卵而不排出线虫成虫。在另一个优选例中，所述筛选管道(30)在培养室内壁的最大内径小于或等于线虫成虫的平均直径的1/2且大于或等于线虫幼虫和卵的平均直径2/3。在另一个优选例中，筛选管道在培养室内壁的最大内径小于或等于线虫成虫平均直径的2/3且大于或等于线虫幼虫和卵平均直径的1/2，或小于或等于线虫成虫平均直径的1/2且大于或等于线虫幼虫和卵平均直径的2/3，从而可随液流排出线虫幼虫和卵而不排出线虫成虫。

术语“输出微流管道”是指与筛选管道相连、用于收集和排出来自筛选管道的液流以及线虫幼虫和卵的一条或多条微流管道。

本发明中的“交叉点”指的是微流管道与控制管道在微流芯片上的投影的相交点。不难理解，由于微流管道和控制管道属于不同的层，它们之间是不连通的。

微流芯片

在本发明的一些实施方式中，提供了一种能自动洗除幼虫的线虫培养微流芯片。

微流芯片包括一个微流层，所述微流层中包括至少一个用于培养线虫的培养室，所述培养室是一个封闭在微流层中的空腔，仅通过微流管道与外界相通，空腔的厚度(或称高度)优选大于成虫的直径但不大于成虫直径的两倍，以避免线虫之间的层叠，上述厚度指空腔在垂直于微流芯片方向上的尺寸；

与每个培养室连通的输入微流管道的数目大于或等于1，其中至少一条微流管道用于往培养室中输入液体；与每个培养室连通的筛选管道的数目大于或等于1(即至少一条)，用于排出液体及线虫的幼虫；所有筛选管道在培养室内壁的开口的面积均小于线虫成虫的横截面积且大于线虫幼虫的横截面积，以保证线虫幼虫能够通过筛选管道排出培养室，而成虫则不能。

筛选管道在培养室中的开口可设置在与输入微流管道在培养室中的开口相反的另一端上和/或设置在培养室的侧面(或称侧壁)上，优选在所述一端和侧壁上均设置筛选管道以确保通畅排出线虫幼虫和卵及其它杂物。

在本发明的其它实施方式中，该微流芯片还可包含在培养室内开口的、开闭可控的大输出管道(即大于成虫的横截面积或直径)，以便于彻底清洗培养室或彻底更换培养室中的内容物，从而使得培养室和微流芯片可重复使用。

采用上述技术方案可以巧妙地解决现有技术中最令人头痛的技术问题：如何消除传统方法中使用的FuDR对线虫的影响。要完全消除FuDR的影响，就不得使用FuDR。采用本发明的上述技术方案，由于筛选管道在培养室内壁的开口的面积均小于线虫成虫的横截面积且大于线虫幼虫的横截面积，因而线虫幼虫能够通过筛选管道经输出微流管道排出培养室，而成虫则不能。在实验过程中，通过从输入微流管道往培养室中不断注入新的液体，便可以利用经由筛选管道从输出微流管道中流出的液体将线虫幼虫以及线虫的卵带出培养室，从而不使用FuDR便可以清除幼虫和卵。

在实际实验操作中，可以根据实验中使用的线虫(或其他的生物)成虫与幼虫体型大小差异来确定输出筛选微流管道在培养室内壁的开口的形状和大小。实际上，筛选微流管道在培养室内壁的开口的形状并不受到特别的限制，总的原则是保证线虫幼虫能够通过筛选微流管道经输出微流管道排出培养室，而成虫则不能。以秀丽隐杆线虫为例，若筛选管道在培养室内壁的开口为圆形，则所述圆形的直径可以为8-12μm，优选为9-11μm，更优选为10μm；若筛选管道在培养室内壁的开口为长方形，则可以设置所述长方形的长为15-25μm，优选为18-22μm，更优选为20μm，宽为8-12μm，优选为9-11μm，更优选为10μm。

由于培养室主要用来给线虫成虫提供生存空间，因此培养室的空间大小应当适宜线虫成虫的生长。以秀丽隐杆线虫为例，其成虫的直径一般在90μm左右，因此培养室的厚度一般应当设置为至少大于该直径，优选≥100μm。

优选地，输入微流管道数目≥1，筛选管道数目≥3。输入微流管道的数目可以根据输入液体的种类来确定；通常筛选管道的数目越多，则排出液体、幼虫以及卵的效率越高，一般设置数十个。

优选地，培养室为长条形，输入微流管道在培养室上的开口位于长条形的长轴的一端，筛选管道在培养室上的开口位于长条形的长轴的另一端以及长条形的短轴两个侧面上。将培养室设置为长条形，同时将输入微流管道与筛选管道在培养室上的开口设置在长条形的长轴的两端，有利于液体流畅地从输入微流管道进入培养室，然后通过筛选管道经输出微流管道流出培养室，同时形成的液体流动也容易将幼虫以及卵带出培养室。若液体流动速度较快，或成虫数量较多，则成虫可能在流体的流动下被冲到长条形的一端而堵塞端面的筛选管道开口，因此优选在长条形的两个侧面上也设置筛选管道的开口，保证上述情形发生的时候依然可以流畅地洗除幼虫和卵。在此情况下，可相应的在培养室的侧面和一端设置相应的输出微流管道。

优选地，将长条形培养室与输入微流管道相连的一端设置为圆弧形，更加优选地，所述圆弧为半圆。如此设置可以防止食物培养液潴留在输入微流管道一端的方形死角中。

优选地，筛选管道数目≥6，更优选≥12，更优选≥20，筛选管道在培养室上的开口位于长条形的长轴的另一端以及长条形的短轴的两个侧面上，其中位于所述长条形长轴的另一端的开口数目≥2，优选≥4，更优选≥6，位于长条形短轴的任一侧面上的开口数目≥2，优选≥4，更优选≥6。设置较多数量的筛选管道可以保证高效地将幼虫和卵冲洗出培养室。在优选的实施例中，一般在端面设置10个以上开口，在每个侧面均设置20个以上的开口。

优选地，所有微流管道均在微流层中，微流管道在微流芯片上具有开口与外界连通，通过所述开口往培养室中注入液体或者从培养室中排出液体和幼虫；微流芯片还包括控制层，控制层与微流层之间通过连接层隔开，所述控制层具有至少一条控制管道，所述控制管道与微流管道具有至少一个交叉点，所述交叉点处的连接层由弹性体材料构成，当控制管道中的压力增加到一定值时，上述至少一个交叉点位置的弹性体连接层将向微流层方向膨胀，并使得微流管道内表面接触至完全阻断微流管道，使其处于断开的状态，当控制管道中的压力恢复时，交叉点位置的弹性体连接层恢复原态，微流管道重新连通。如此便构成一个可自动控制液体流动的微流芯片，将控制管道与提供压力的设备(如气泵、蠕动泵等)相连，通过压力设备来调节控制管道中的压力大小，从而进一步控制微流管道的连通状态。

在一个优选的实施方式中，设置若干条控制管道，通过这些控制管道可以任意控制每一条输入微流管道及输出微流管道的连通状态，将输入微流管道与提供稳定压力的压力源相连，从而当输入微流管道及输出微流管道处于连通状态的时候，将有连续不断的新的液体从输入微流管道进入培养室，同时原有的液体连续不断地从输出微流管道离开培养室；控制管道通过外部的管道与持续提供压力的压力设备相连，在外部管道上设置电磁阀，电磁阀与计算机相连，通过计算机控制电磁阀在预先设定的时间打开或关闭，便可以控制电磁阀所在外部管道的连通或断开，从而控制与该外部管道相连的控制管道的连通或断开，进一步控制该控制管道所控制的微流管道的连通或断开，从而最终实现在预先设定的时间往培养室注入液体、冲洗幼虫和卵，达到全自动培养线虫的目的。

在一些实施方式中，为每个培养室设置单独的控制管道，以实现对每个培养室的单独控制。在另一些实施方式中，为培养室提供相互连通的控制管道，以实现对多个培养室的同步化管理和控制。

当然，本领域普通技术人员也可采用本领域中已知的其它控制液体输入和输出的结构和方法。例如，控制液体输入的方法可以用重力，压缩空气的压力，蠕动泵压力，磁力，电势差。优选地，微流层、连接层和控制层(如图1所示例)均由弹性体材料构成，控制管道在与微流管道的交叉点处扩大形成空腔。所述空腔优选为圆形或者长方形。微流层、控制层和连接层均使用弹性体材料是为了用简便的实验室方法制备微流芯片。由于许多弹性体材料具有良好的加工成型的性能，例如热塑性、热固性、辐射诱导交联等，无需昂贵的设备以及复杂的方法，采用实验室简单的常用设备便可以方便地制备出各种结构的微流芯片。控制管道在与微流管道的交叉点处扩大形成空腔，由于空腔位置的连接层较薄，因此当控制管道中的压力增加时，空腔位置处的连接层将最先膨胀，控制合适的压力便可以保证只有空腔范围内的连接层膨胀，从而在空腔所在位置阻断微流管道。

优选地，弹性体材料为选自下组中一种或者任意两种或以上的混合物：聚二甲基硅氧烷(PDMS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)、环状聚烯烃共聚合物(Cyclic Olefin Copolymers，COC)、聚偏二氟乙烯、聚苯乙烯、聚砜、尼龙、苯乙烯-丙烯酸共聚物、天然橡胶、聚异戊二烯、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、聚丁二烯、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁二烯橡胶、乙丙橡胶、表氯醇橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、硅酮橡胶、氟硅橡胶、含氟弹性体(FKM)、全氟弹性体(FFKM)、乙烯-乙酸乙烯酯、节肢弹性蛋白(resilin)、弹性蛋白(elastin)、聚酰亚胺、酚醛树脂。实施例中使用聚二甲基硅氧烷制备微流芯片，这是由于PDMS具有许多有利于微浇筑、微模塑和微图案化的材料特性。本领域技术人员能够了解，本领域现有的弹性体材料都能应用于本发明的微流芯片中，而并不限于上述优选的实例。

线虫培养及观察装置

本发明还提供一种能自动洗除幼虫的线虫培养和/或观察装置，该装置包括前述的微流芯片、与微流芯片的输入微流管道相连的液体输入部件、与微流芯片的控制管道相连的外部管道、与上述外部管道相连的控制部件(例如压力设备、设置在上述外部管道上的电磁阀、与电磁阀相连的计算机)、任选的观察部件(例如体视显微镜以及与体视显微镜相连的CCD成像装置)、任选的记录部件。本领域普通技术人员可根据具体需求，对线虫培养及观察装置中的部件进行调整而不脱离本发明的总体构思和范围。

可用于本发明的液体输入部件并没有特别的限制，只要能够驱动液体进入培养室即可，例如可以是较长的一段充满液体的管道，通过蠕动泵来驱动管道中的液体进入培养室。

优选的一种液体输入部件包括一个装有液体的密闭容器，所述密闭容器通过两根插入容器中液面以下的管道与外界相连，其中一根管道与微流芯片上的输入微流管道连接，另外一根管道与压缩空气泵连接。密闭容器可以是一个带塞的试管或离心管，压缩空气泵通过与其相连的管道往密闭容器中通入气体，将该管道插入容器底端，从管道中冒出的气泡可以使作为线虫食物的大肠杆菌悬浮在培养液中，有效防止沉积的菌团堵塞管道，当输入微流管道和输出微流管道都处于连通状态的时候，密闭容器中的液体可被连续地被送入培养室中。

上述与外部管道相连的压力设备可为空气压缩泵、蠕动泵或注射剂泵等。实际操作中，将液体输入装置中的压缩空气泵打开，使得输入微流管道中存在一个持续地往培养室中注入液体的动力，将与外部管道相连的压力设备打开，通过计算机控制所有的电磁阀处于打开状态，使得上述压力设备在控制管道中产生一定的压力，将所有的微流管道关闭，线虫可在不流动的培养液中生长；当需要在某个时刻对某些培养室进行换液、冲洗幼虫和卵的时候，用计算机编程，在该时刻关闭某些电磁阀，于是上述电磁阀所在的外部管路中的压力消失，与上述外部管道相连的控制管道中的压力也消失，于是上述控制管道与微流管道交叉点处的弹性体连接层恢复原态，微流管道重新连通，与上述重新连通的微流管道相连的培养室开始换液，新的液体从输入微流管道进入培养室，原有液体、幼虫以及卵从输出微流管道离开培养室，从而实现了全自动地培养线虫、冲洗幼虫。

本领域普通技术人员应知晓，可采用本领域中已知的液体输入部件和控制部件实现液体输入及液流控制而不脱离本发明的总体构思和范围。

可根据具体观察的需要设置观察部件，例如显微系统(如体视显微镜、荧光共聚焦显微镜)、与显微系统相连的成像系统(如CCD成像装置)。

此外，本发明的设备还可任选的包括记录部件以记录观察或测定结果和/或对其进行分析，该部件可与观察部件相连或整合。

本发明的优点

1.高通量：本发明提供的能自动洗除幼虫的线虫培养及观察装置(可以称为“WormFarm系统”)，整套设备占地空间非常小，可以并联或串联更多的培养室，通过不同的通道开闭控制阀门分组控制，在搭载了自动平移台后，很容易实现高通量的观察研究。而同样的功能要利用传统的培养方法实现，其占地空间将非常大，而且较难实现高通量和自动化。

2.自动化、低损害、高精度：WormFarm系统可以自动为线虫供给需要的食物，更换食物也不需要转移线虫样本，可以根据需要自动控制食物供给的时间和数量，大大减少传统培养方法频繁转移样本的步骤，节约实验者的时间，同时减少人为因素对实验样本的额外伤害。常规实验中，为了保持培养板中的线虫食物(通常为大肠杆菌)新鲜，特别是在RNAi实验中，一般需要实验者每隔两天将线虫转移至铺有新培养的细菌食物的培养板上，势必消耗实验者大量的时间和体力。当要求统计大规模不同RNAi或者不同处理的线虫组或株系的生命周期时，工作量将更加繁重。在操作过程中对线虫机体造成伤害和对样本量造成损失很难避免。故在大规模高通量的线虫衰老筛选实验中，常采用多孔板固体或液体培养，通过对比对照组，取得最大生命值，很难得到精细的生命周期曲线，往往会漏掉很多对线虫衰老相关而只是影响平均寿命的重要基因。

3.消耗少：每个小室的工作体积可小至2.5微升，节省实验材料试剂。

4.芯片可随意设计，制作简单：可根据需要随意设计管道数目和形状。

5.成本低：电磁阀和压缩空气机即可满足要求，与大型商业化仪器相比造价低廉。

6.无需使用5-氟脱氧尿苷(2'-Deoxy-5-fluorouridine，Floxuridine，FuDR)抑制幼虫生长：WormFarm系统能够自动冲洗研究线虫样本产生的大量后代幼虫和卵，避免使用FuDR抑制幼虫生长，从而减除额外化学物质对线虫生命周期的影响。由于线虫具有很强的繁育能力，一只成年线虫，4天内能产出约300个卵。为了避免在生殖期频繁转移分离成虫和幼虫，同时避免幼虫发育后影响母代衰老相关数据采集，通常必须在固体培养板中加入FuDR来抑制线虫后代的生长。FuDR是一种能够抑制DNA和RNA合成，从而抑制蛋白合成并导致有丝分裂细胞死亡的药物。线虫成虫细胞绝大部分都是有丝分裂后期的细胞，所以一般认为FuDR能够抑制卵以及幼虫的发育，除了初期死亡率增加7%以外，没有发现野生型(N2)线虫对照组和FuDR处理组的衰老过程有显著的差异。但最近研究表明，FuDR能够引起突变体tub-1寿命显著延长，表明FuDR对成虫的影响不能被完全忽略，否则有可能导致对衰老基因的误判。

7.对实验结果的观察更加方便、直接：WormFarm系统中培养的线虫样本可以直接在体视镜或者高倍荧光显微镜下观察，省略了传统培养的线虫样本需要制作玻璃样片的步骤。制作玻璃样片后线虫样本便不能重复应用，而WormFarm系统中可进行活体观察，不必损失样本。

8.具有广泛的应用前景：WormFarm系统线虫研究中的应用前景非常广泛，例如应用于衰老的研究上，特别是基于需要更加复杂的食物控制，例如限制食物(Caloric Restriction，CR)，或间歇性给食(Intermittent Fasting，IF)等方面的衰老机制的研究。又例如，本发明的系统还可以应用该平台进行大规模的抗衰老药物的筛选，以期望找到延缓衰老和预防与衰老相关疾病有关的目标药物。

实施例

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。本领域技术人员可对本发明做出适当的修改、变动，这些修改和变动都在本发明的范围之内。例如，以下举例说明微流芯片的制备方法，实例中使用较简便的光刻胶SU-8、AZP 4620、AZ50XT以及PDMS制备，但并不表示微流芯片只能由这样的方法制备，本领域技术人员可以了解，任何本领域现有的技术都可以用来制备具有本发明结构的微流芯片。

下列实施例中未注明具体条件的实验方法，可采用本领域中的常规方法，例如参考《分子克隆实验指南》(第三版，纽约，冷泉港实验室出版社，New York：Cold Spring Harbor Laboratory Press，1989)或按照供应商所建议的条件。DNA的测序方法为本领域常规的方法，也可由商业公司提供测试。

除非另外说明，否则百分比和份数按重量计算。除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。

制备例1.采用光刻蚀法制作流体层管道(即微流管道)和控制层管道(即控制管 道)的模板

1.控制层管道的制作

控制层管道用正胶AZP 4620(购自AZ Electronic Materials)制作。将硅片用六甲基二硅烷(HMDS)熏5分钟，然后倾倒正胶AZP 4620到六甲基二硅烷修饰过的硅片上，以1000rpm的转速旋转1分钟，在95℃加热板上烘烤5分钟，然后在115℃加热板上烘烤10分钟，并按常规条件进行曝光和显影。

2.流体层管道的制作

流体层管道的制作分为3个部分：可控制部分、培养线虫的腔室部分和用来拦截线虫以及冲出虫卵的狭窄管道。

首先，用正胶AZ50XT(购自AZ Electronic Materials)制作可控制部分：将硅片用六甲基二硅烷(HMDS)熏5分钟，然后倾倒正胶AZ50XT到熏好的干净硅片上，以1000rpm的转速旋转1分钟，95℃加热4分钟，115℃加热8分钟，曝光和显影。然后在加热板上以每小时增加10℃的方法从40℃逐步升温到220℃以圆化正胶管道。

然后，用负胶SU-82050(购自MicroChem)制作培养线虫的腔室部分：倾倒负胶SU-82050到已经刻蚀好正胶的模版上，以1000rpm的转速旋转1分钟，在65℃加热板上烘烤5分钟，然后在95℃加热板上烘烤10分钟，并进行曝光。重复在65℃加热板上烘烤5分钟，在95℃加热板上烘烤10分钟，显影。在150℃加热板上加热1个小时以加固图形。

最后，用负胶SU-82010(购自MicroChem)制作用来拦截线虫以及冲出虫卵的狭窄管道：倾倒负胶SU-82010到已经刻蚀好正胶和负胶的模版上，以1000rpm的转速旋转1分钟，在65℃加热板上烘烤2分钟，在95℃加热板上烘烤3分钟，曝光，重复在65℃加热板上烘烤2分钟，在95℃加热板上烘烤3分钟，显影，150℃加热板加热1个小时加固图形。

3.微流芯片的制作

采用软刻蚀的方法制作芯片，所用的材料为聚二甲基硅氧烷(PDMS)：在被用来制作微流控芯片(即微流芯片)之前，所有的模板都要被三甲基氯硅烷(TMCS)熏10分钟以利于聚合的PDMS和硅片的脱离。

先将RTV 615(购自GE Advanced Materials)的A组分和B组分(粘连剂)以5：1的比例混合，倾倒到流体层管道的硅片上，真空抽气除泡，在80℃烘箱中加热20分钟，从硅片上撕下带有流体层管道的PDMS块，切割成4厘米×2厘米大小，打孔(直径500微米)。

同时将RTV 615的A组分和B组分(粘连剂)以20：1的比例混合，倾倒到控制层管道的硅片上，以1600rpm的速度将混合液体均匀甩到硅片上，在80℃烘箱中加热30分钟，然后将已打好孔的流体层管道的PDMS块对准贴合到烘好的控制层硅片上，两层在80℃烘箱中聚合45分钟，撕下后，打孔(直径500微米)。

另外，将RTV 615的A组分和B组分(粘连剂)以10：1的比例混合，倾倒到载玻片上，以1000rpm的速度将混合液体均匀甩到载玻片上，在80℃烘箱中加热15分钟，将打好孔的两层聚合PDMS块贴到载玻片上，在80℃烘箱中加热过夜。

制备例2.微流芯片及装置的制作

实施例中的试验将使用具有如下结构的微流芯片以及装置进行。

1.微流芯片的结构

微流芯片1的结构如图1所示：

线虫培养室3，其前方(即靠近输入微流管道端)为半圆型，防止食物培养液潴留在方形死角中，培养室的高度为100μm左右，适宜成年线虫在培养室中自由活动(直径90μm左右)。

培养室3后方(即远离输入微流管道4的一端)有17个宽20μm高10μm的筛选管道30，该管道能够阻止成年线虫(宽度约为90μm)通过，但卵及L1至L3(线虫的幼虫发育阶段分为L1、L2、L3和L4四个时期，其中L1至L3线虫的长度为250-500μm，宽度约为20-40μm(L1-L3线虫可适当压缩通过略小于其宽度的管道)大小的幼虫能够被冲洗出管道，仅留下需要观察的成年线虫。为防止寿命周期统计实验后期死亡线虫堵塞下方的筛选管道，培养室的两边各有同样规格的28个筛选管道30，有效避免了实验后期管道堵塞的现象。

筛选管道30的另一端与输出微流管道5相连，从而通过输出微流管道5收集并排出从培养室3经筛选管道30流出的液流、线虫幼虫和卵及其它杂质。

输入微流管道4或输出微流管道5可被阀门控制的横截面为半圆形的管道，高度约70μm。

该芯片集成了8个上述结构单元(结构单元包括培养室3、1个输入微流管道4(在其旁还有1个排除上样过程中气泡的管道)、73个筛选管道30、1个输出微流管道5、4个控制管道8、以及与4个交叉点9对应的4个弹性体阀门)，每个结构单元的结构如图1所示。

2.装置的整体结构

装置的结构如图3所示。

采用改造的15ml离心管，利用压缩空气提供压力，设计制作了一组用于给线虫提供食物的加载系统。连通压缩空气的软管被插入培养液底部，压缩空气进入离心管后产生的压力作为驱使培养液流动的动力，同时连续产生的气泡使作为食物的大肠杆菌悬浮在培养液中，有效防止沉积的菌团堵塞管道。另外一根软管一端浸没在液面下另一端连接至芯片上的进样孔，输送培养液。

用LabView软件编程控制压缩空气制动芯片上的阀门控制各个管道的开闭。采用体视显微镜(NikonSMZ1000)观察及奥林巴斯CCD(DP72)采集图片以及图像数据，统计线虫存活率。

测试实施例1.葡萄糖对线虫寿命的影响

选用野生型秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)N2(购自CaenorhabditisGenetics Center)为实验对象，线虫培养食物选用OP50(购自CaenorhabditisGenetics Center)以及含有L4440空白质粒载体的HT115大肠杆菌(购自SourceBioScience LifeSciences)。

同步化的L1时期的幼虫在含有OP50的普通NGM培养板中，20℃，培养60小时，用线虫M9缓冲液(3g KH₂PO₄,6gNa₂HPO₄,5g NaCl,1ml 1M MgSO₄,加H₂O至1升)冲洗，将含有线虫的悬液通入微流空芯片中(芯片管道首先用表面活性剂2%普朗尼克修饰)，每个培养室中30-40条线虫。

在S-Medium(5.85g NaCl,1gK₂HPO₄,6g KH₂PO₄,1ml胆固醇(5mg/ml的乙醇溶液),加H₂O至1升)中分别加入0%、2%或4%的葡萄糖(Glucose)，用0.22μm滤器抽滤灭菌。用含有不同浓度葡萄糖的培养液重悬OP50食物，用5μm滤膜过滤(去除聚集的菌落以及其它杂质，防止堵塞芯片管道)后加入对应的离心管中，并将离心管连接至芯片上相应的管道。

将芯片放入25℃恒温培养箱培养。利用阀门控制系统控制培养液的流通，每间隔2分钟流通30秒，流量20微升每分钟，即为线虫更换新鲜食物。实验操作流程如图3所示。用体视显微镜(Nikon SMZ1000)以及奥林巴斯CCD(DP72)每天采集图片以及图像数据一次，统计线虫存活率。

如图4所示，从成虫阶段开始将线虫培养在含有2%和4%葡萄糖的培养液中，线虫的生命周期比不含葡萄糖培养液中生长的线虫生命周期显著缩短，活力衰减速度明显加速。此结果与之前报道已知线虫在含有2%的葡萄糖的NGM固体培养板上寿命明显缩短(Lee et al.,2009,Cell Metabolism 10,379-391)相符合。少量的葡萄糖便能够抑制延长寿命相关因子，例如FOXO家族成员DAF-16，以及热激因子HSF-1，使线虫生命周期缩短(Lee et al.,2009,Cell Metabolism 10,379-391)。现有技术中没有报道证实这一现象在液体培养的线虫中同样有效。

上述试验结果证实了本发明的微流芯片提供了线虫培养和观察的有效工具，其结果直观而具有高可信度。

测试实施例2.RNAi对线虫寿命的影响

根据现有技术报道，sptf-3基因为长寿基因，其RNAi后使得线虫寿命显著缩短(Xue et al.,2007,Mol Syst Biol,147)；Y82E9BR.3基因编码线虫线粒体F1F0-ATP合酶，其RNAi后使得线虫寿命显著延长(Xue et al.,2007,Mol SystBiol,147)；age-1为已知著名的衰老基因，其RNAi也能导致线虫寿命的延长(Johnson et al.,1990,Science 249,908-912)。

将分别含有sptf-3、Y82E9BR.3以及age-1基因片段的L4440载体的HT115大肠杆菌菌株作为食物，喂养线虫，观察RNAi后线虫在PDMS芯片培养室内的生命周期以及衰老表型。

选用野生型线虫N2为实验对象，线虫培养食物选用分别含有sptf-3、Y82E9BR.3和age-1基因RNAi载体(购自Source BioScience LifeSciences)的HT115大肠杆菌及普通HT115大肠杆菌。

将同步化的L1时期幼虫加入含有各RNAi克隆和普通型大肠杆菌克隆的NGM培养板中(3g NaCl,17g琼脂,2.5g蛋白胨,1ml胆固醇(5mg/ml的乙醇溶液),加H₂O至1L.高压灭菌后,加入1ml1M CaCl₂,1ml 1M MgSO₄,25ml磷酸缓冲液(pH 6)，1mol/L IPTG，1mg/L Amp)，20℃，培养60小时，用M9冲洗。

将含有线虫的悬液通入微流芯片中(芯片管道首先用表面活性剂2%普朗尼克修饰)，每个培养室中30-40条线虫。用含有1mol/L IPTG，1mg/L Amp，250μg/L两性霉素B洗剂Fungizone，10mg/L盐酸四环素(Tet)的S-培养基重悬上述RNAi食物，用5μm滤膜过滤(去除聚集的菌落以及其它杂质，防止堵塞芯片管道)后加入对应的离心管中，连接至芯片上相应的管道。

将芯片放入25℃恒温培养箱培养。利用阀门控制系统控制培养液的流通，每间隔2分钟流通30秒，流量为20微升每分钟，即为线虫更换新鲜食物。实验操作流程如图3所示。用体视显微镜(Nikon SMZ1000)以及奥林巴斯CCD(DP72)每天采集图片以及图像数据一次，统计线虫存活率。

如图5所示sptf-3基因RNAi后培养室中的线虫寿命和对照组相比显著缩短，并且生长速度较快；Y82E9BR.3基因RNAi后培养室中的线虫寿命和对照组相比显著延长，而且体型明显比对照线虫细小；RNAi掉age-1基因后，线虫寿命符合预期的显著延长。上述结果和平行进行的固体NGM培养基上培养的线虫生命周期检测结果一致。

上述试验结果证实了本发明的微流芯片提供了线虫培养和观察的有效工具，其结果直观而具有高可信度。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (15)

1.一种用于秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)培养、观察和/或研究的微流芯片(1)，所述微流芯片(1)包括微流层(2)和基片(20)，所述微流层(2)中包括：

至少一个用于培养线虫的培养室(3)，所述培养室(3)是一个封闭在微流层中的空腔，仅通过微流管道与外界相通，所述培养室(3)在垂直于微流芯片方向上的尺寸大于线虫成虫的直径；

与培养室(3)相连的至少一条输入微流管道(4)和与培养室(3)相连的至少一条筛选管道(30)，所述输入微流管道(4)用于向培养室(3)中输入液体，所述筛选管道(30)与用于收集和排出从培养室(3)经筛选管道(30)流出的液体及线虫的幼虫和卵的至少一条输出微流管道(5)相连，所述筛选管道(30)在培养室内壁的开口面积小于或等于线虫成虫的平均横截面积的2/3且大于或等于线虫幼虫和卵的平均横截面积1/2。

2.根据权利要求1所述的微流芯片(1)，其特征在于，所述筛选管道(30)在培养室(3)内壁的开口为长方形，所述长方形的长为15-25μm，优选为18-22μm，更优选为20μm；所述长方形的宽为8-12μm，优选为9-11μm，更优选为10μm。

3.根据权利要求1所述的微流芯片(1)，其特征在于，所述筛选管道(30)在培养室(3)内壁的开口为圆形，所述圆形的直径为8-12μm，优选为9-11μm，更优选为10μm。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的微流芯片(1)，其特征在于，所述培养室(3)在垂直于微流芯片方向上的尺寸≥100μm。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的微流芯片(1)，其特征在于，所述输入微流管道(4)的数目≥1，所述筛选管道(30)的数目≥3。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的微流芯片(1)，其特征在于，所述培养室(3)为长条形，所述输入微流管道(4)在培养室(3)上的开口位于长条形的长轴的一端，所述筛选管道(30)在培养室(3)上的开口位于长条形的长轴的另一端和长条形的两个侧面上。

7.根据权利要求6所述的微流芯片(1)，其特征在于，长条形培养室(3)与所述输入微流管道(4)相连的一端为圆弧形，优选为半圆形。

8.根据权利要求6所述的微流芯片(1)，其特征在于，所述筛选管道(30)的数目≥12，其中位于所述长条形的长轴的一端的筛选管道(30)的数目≥4，位于长条形的任一侧面上的筛选管道(30)的数目≥4。

9.根据权利要求1～3中任一项所述的微流芯片(1)，其特征在于，所述微流芯片(1)还包括控制层(6)和连接层(7)，所述控制层(6)与所述微流层(2)之间通过连接层(7)隔开，所述控制层(6)包括：

至少一条控制管道(8)，所述控制管道(8)与输入微流管道(4)或输出微流管道(5)具有至少一个交叉点(9)，所述交叉点(9)处的连接层(7)由弹性体材料构成，

其中，当控制管道(8)中的压力增加到一定值时，所述交叉点(9)位置的弹性体连接层(7)向微流层(2)方向膨胀，并使得输入微流管道(4)或输出微流管道(5)的内表面接触至完全阻断微流，使微流处于断开的状态；当控制管道(8)中的压力恢复时，交叉点(9)位置的弹性体连接层(7)恢复原态，使微流处于流通的状态。

10.根据权利要求9所述的微流芯片(1)，其特征在于，所述微流层(2)、控制层(6)和连接层(7)由弹性体材料构成，所述控制管道(8)在与输入微流管道(4)和输出微流管道(5)的交叉点(9)处扩大形成空腔。

11.根据权利要求9或10所述的微流芯片(1)，其特征在于，所述弹性体材料为选自下组中的一种或多种：聚二甲基硅氧烷、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、环状聚烯烃共聚合物、聚偏二氟乙烯、聚苯乙烯、聚砜、尼龙、苯乙烯-丙烯酸共聚物、天然橡胶、聚异戊二烯、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、聚丁二烯、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁二烯橡胶、乙丙橡胶、表氯醇橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、硅酮橡胶、氟硅橡胶、含氟弹性体、全氟弹性体、乙烯-乙酸乙烯酯、节肢弹性蛋白(resilin)、弹性蛋白(elastin)、聚酰亚胺、酚醛树脂、或其组合。

12.一种用于秀丽隐杆线虫培养、观察和/或研究的装置(100)，其特征在于，所述装置包括：

权利要求1～11中任一项所述的微流芯片(1)；

与微流芯片(1)的输入微流管道(4)相连的液体输入部件(10)；

与微流芯片(1)的控制管道(8)相连的外部管道(11)；

与外部管道(11)相连的控制部件；

任选的观察部件；

任选的记录部件；以及

任选的与输出微流管道(5)相连的收集部件。

13.根据权利要求12所述的装置(100)，其特征在于，所述液体输入部件(10)包括一个或多个装有液体的密闭容器(15)，所述密闭容器(15)通过两根插入容器中液面以下的管道与外界相连，其中一根管道与微流芯片(1)上的输入微流管道(4)连接，另外一根管道与压缩空气泵连接。

14.如权利要求1～11中任一项所述的微流芯片(1)或如权利要求12～13中任一项所述的装置(100)在秀丽隐杆线虫的培养、观察和/或研究中的应用。

15.如权利要求14所述的应用，其特征在于，所述线虫的培养、观察和/或研究用于发育生物学、遗传学、基因组学、药学观察和/或研究。

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