CN104569329A - 一种基于微流控装置的组合药物高通量筛选系统及操作方法 - Google Patents

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CN104569329A CN201410816348.8A CN201410816348A CN104569329A CN 104569329 A CN104569329 A CN 104569329A CN 201410816348 A CN201410816348 A CN 201410816348A CN 104569329 A CN104569329 A CN 104569329A
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李珂
亓洪昭
杨贤金
崔振铎
卢云峰
原续波
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Tianjin University
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Tianjin University
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Abstract

本发明涉及一种基于微流控装置的组合药物高通量筛选系统，由氮气罐、压力控制阀、气阀控制器、电脑控制终端、微流控芯片、进液瓶、细胞培养板和微型真空泵组成，微流控芯片与气阀控制器连接，气阀控制器一端与连有氮气罐(1)的压力控制阀连接，另一端与电脑控制终端连接。本发明是一种基于微流控装置的组合药物高通量筛选系统，其设计完善，功能明确，可用于所有药物，以及其作用的真实细胞的同时多通道筛选，可实现在一次操作过程中同时加载多种不同比例药物组合，通过观察细胞培养板中不同组合药物对真实细胞的作用效果的差异，筛选出最佳药物组合比例，从而实现组合药物投递系统高通量筛选的目的。

Description

一种基于微流控装置的组合药物高通量筛选系统及操作方法
技术领域
本发明涉及一种高通量筛选系统，具体讲是一种基于微流控装置的组合药物高通量筛选系统及操作方法。
背景技术
传统的高通量微流控筛选系统，主要是通过微流体芯片对单种药物，或一种药物的不同浓度进行筛选，然而，不同的药物作用原理和效率均不相同。近年来发现多种药物联合投递会产生协同的效果，为了培养和筛选高效率的药物种类和药物组合，大量不同药物组合的平行实验需要同时进行。因此，开发一种基于微流控装置的组合药物高通量筛选平台对药物筛选具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作简单，高通量，能同时进行多组平行实验，基于微流控装置的，可实现组合药物高通量筛选的系统。
为了解决上述问题，本发明的技术方案为：
一种基于微流控装置的组合药物高通量筛选系统，由氮气罐(1)、压力控制阀(2)、气阀控制器(3)、电脑控制终端(4)、微流控芯片(5)、进液瓶(6)、细胞培养板(7)、微型真空泵(8)组成，其特征在于：微流控芯片(5)与气阀控制器(3)连接，气阀控制器(3)一端与连有氮气罐(1)的压力控制阀(2)连接，另一端与电脑控制终端(4)连接。
微流控芯片(5)采用光刻的方法制作，在贴附于玻璃基片上的聚二甲基硅氧烷型材上加工多条通道，包括2条以上纵向进样通道，2条以上横向出样通道，芯片内进样通道与出样通道相互交叉，形成多个通道单元，进样通道与进液瓶(6)相连接，每条出样通道与细胞培养板(7)中一个孔相连通。
每个纵向和横向通道上设置有多个气体控制阀，每个气体控制阀通过独立的管道与气阀控制器连接，进行独立控制。
本发明基于微流控装置的组合药物高通量筛选系统的操作方法，按照所需样品比例，将通道单元上的横向出样气阀关闭，纵向进样通道气阀打开，保证每种样品按照设计比例占据不同通道单元，进样完毕后，将纵向管道中的气阀关闭，横向管道通入氮气，打开横向气阀，将不同单元内样品吹出，通过细管进入到细胞培养板(7)中；细胞培养板(7)中含有待检测细胞， 通过细胞培养板上不同孔中细胞整体形态及细胞标志蛋白表达量的差异，监控药物对真实细胞的作用效果，筛选出最佳药物组合。
与现有技术相比，本发明是一种基于微流控装置的组合药物高通量筛选系统，其设计完善，功能明确，可用于所有药物，以及其作用的真实细胞的同时多通道筛选，可实现在一次操作过程中同时加载多种不同比例药物组合，通过观察细胞培养板中不同组合药物对真实细胞的作用效果的差异，筛选出最佳药物组合比例，从而实现组合药物投递系统高通量筛选的目的。
附图说明
图1为本发明的俯视结构示意图。
图中：1.氮气罐；2.压力控制阀；3.气阀控制器；4.电脑控制终端；5.微流控芯片；6.进液瓶；7.细胞培养板；8.微型真空泵。
图2为微流控芯片通道示意图。
图中：9.进样通道；10.进样通道；11.进样通道；12.出样通道；13.通道单元；14.抽真空口；15.通氮气口。 
具体实施方式
作为所述实验方案的优选实施例，芯片上有3条进样通道，8条出样通道，3条进样通道分别输入缓冲液，骨形态发生蛋白(BMP-2)溶液，含有成纤维细胞生长因子(FGF-2)溶液，细胞培养板中为人脐带血间充质干细胞，可同时进行8种不同BMP-2和FGF-2组合比例的筛选。
作为所述实验方案的优选实施例，芯片上有3条进样通道，8条出样通道。3条进样通道分别输入缓冲液，含有microRNA-21的溶液，含有microRNA-29的溶液，细胞培养板中为人脐带血间充质干细胞，可同时进行8种不同microRNA-21和microRNA-29组合比例的筛选。
如图1、2所示：一种基于微流控装置的组合药物高通量筛选系统由氮气罐(1)、压力控制阀(2)、气阀控制器(3)、电脑控制终端(4)、微流控芯片(5)、进液瓶(6)、细胞培养板(7)、微型真空泵(8)组成，其特征是微流控芯片(5)与气阀控制器(3)连接，气阀控制器(3)一端与连有氮气罐(1)的压力控制阀(2)连接，另一端与电脑控制终端(4)连接；微流控芯片(5)采用光刻的方法制作，在贴附于玻璃基片上的聚二甲基硅氧烷(PDMS)型材上加工多条通道。
首先根据具体药物筛选需求，在细胞培养板中培养人脐带血间充质干细胞，孵育足够时 间。将芯片上空气控制阀与气阀控制器相连，抽真空口与微型真空泵相连，通氮气口与气阀控制器连通，气阀控制器与电脑终端连接，进样通道与进液瓶连接，出样通道与细胞培养板相连。取1mg/mL骨形态发生蛋白(BMP-2)溶液0.5mL于一进液瓶中，取0.0075mg/mL成纤维细胞生长因子(FGF-2)溶液0.5mL于另一进液瓶中，取0.5mL缓冲液于第三个进样瓶中，开启微型真空泵将芯片抽真空，通过电脑控制终端和气阀控制器控制气阀开闭，形成符合设计的BMP-2与FGF-2的8种不同比例1:1，2:1，3:1，4:1，5:1，6:1，7:1，8:1的多个不同的单元，通过进样通道10注入骨形态发生蛋白(BMP-2)溶液，进样通道11注入成纤维细胞生长因子(FGF-2)溶液，进样通道9注入缓冲液。进样完毕后关闭纵向阀门，开启横向阀门，通氮气，将组合药物通入到细胞培养板中。细胞培养板孵育足够时间，使药物与细胞充分反应，检测细胞内标志物碱性磷酸酶(ALP)的表达量变化，最终发现，骨形态发生蛋白(BMP-2)与成纤维细胞生长因子(FGF-2)为3:1的比例条件下对人脐带血间充质干细胞的成骨作用效果最好，从而筛选出最佳药物组合。

Claims (4)

1.一种基于微流控装置的组合药物高通量筛选系统，由氮气罐(1)、压力控制阀(2)、气阀控制器(3)、电脑控制终端(4)、微流控芯片(5)、进液瓶(6)、细胞培养板(7)和微型真空泵(8)组成，其特征在于：微流控芯片(5)与气阀控制器(3)连接，气阀控制器(3)一端与连有氮气罐(1)的压力控制阀(2)连接，另一端与电脑控制终端(4)连接。
2.如权利要求1所述的系统，其特征是微流控芯片(5)采用光刻的方法制作，在贴附于玻璃基片上的聚二甲基硅氧烷型材上加工多条通道，包括2条以上纵向进样通道，2条以上横向出样通道，芯片内进样通道与出样通道相互交叉，形成多个通道单元，进样通道与进液瓶(6)相连接，每条出样通道与细胞培养板(7)中一个孔相连通。
3.如权利要求1所述的系统，其特征是每个纵向和横向通道上设置有多个气体控制阀，每个气体控制阀通过独立的管道与气阀控制器连接，进行独立控制。
4.如权利要求1所述的系统的操作方法，其特征是，按照所需样品比例，将通道单元上的横向出样气阀关闭，纵向进样通道气阀打开，保证每种样品按照设计比例占据不同通道单元，进样完毕后，将纵向管道中的气阀关闭，横向管道通入氮气，打开横向气阀，将不同单元内样品吹出，通过细管进入到细胞培养板(7)中；细胞培养板(7)中含有待检测细胞，通过细胞培养板上不同孔中细胞整体形态及细胞标志蛋白表达量的差异，监控药物对真实细胞的作用效果，筛选出最佳药物组合。
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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