CN106318869B - 一种细胞流体实验用生物芯片 - Google Patents

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Abstract

发明提供了一种细胞流体实验用生物芯片，其特征在于：在长方形的芯片有注射孔、连接通道、培养区一和培养区二。芯片根据培养区的边的俯视形状有圆弧凹凸边形培养区芯片和尖角凹凸边形培养区芯片两种形状规格。本发明优点是，在细胞流体实验中，通过对细胞培养过程中，施加不同的流体剪切力，能够在检测的时间段内进行实时监测，控制流体的输入速率，达到即时、有效、微量观测，保证了实验检测的可靠性。

Description

一种细胞流体实验用生物芯片
技术领域
本发明涉及一种试验专用的细胞培养的生物芯片，从使用上讲，是一种运用在细胞培养实验中的用于流体实验的细胞培养生物芯片。
背景技术
传统的生物芯片技术存在着许多难以解决的问题，主要表现在传统生物芯片采用的是离体的基因与蛋白分子，经历从细胞内环境提取、分离、提纯、表面粘附、分子结合等等一系列处理之后，处理后的细胞发生变化，并不能起到及时观察，分析的作用。所以，要改变这种状况，必须从根本上彻底改变生物芯片的设计思路，设计一种能形成实时观察对比的芯片。在对细胞的分化和增殖研究中，细胞力学实验经常用到，模拟体内流体，细胞探究对不同剪切力的影响是其中的一项，但目前缺乏用于剪切力实验的细胞培养生物芯片，已达到能够获取模拟流体力学条件下的细胞对剪切力的实时反映状况。
因此，需要发明提供一种用于细胞流体实验的生物芯片，以解决上述问题。
发明内容
本发明的技术内容是一种细胞流体实验用生物芯片，其特征在于：在长方形或圆形的芯片一侧有2排共4个注射孔，注射孔两两为一对，每对2个注射孔各自分别连接一条共2条V通道，2条V通道呈“Y”型汇流到左右对称的2条连接通道。2条连接通道分别连接培养区一和培养区二，两个培养区对称分布。2个培养区另一端，各连接有连接通道，2条连接通道最后汇流到1个废液池。废液池通过排出通道与排出口连接。所述培养区一和培养区二的进口和出口的两边与连接通道两边都是圆弧过渡，以减少出现湍流。培养区一的边是由R=0.5mm-1mm的圆弧壁开口相互反向，弧的两端相互连接串联，连接成俯视成凹凸的线条形状，类似波浪形状。培养区二的边是由R=3mm-5mm的圆弧壁开口相互反向，弧的两端相互连接串联，连接成俯视成凹凸的线条形状，类似波浪形状。此设计，主要是增加流体对细胞的作用力，同时又尽量避免产生涡流。由于培养区一和培养区二的宽窄边不同，造成两区内部的剪切力不同。细胞在两区中进行培养，对比分析出在不同剪切力的作用下干细胞的分化情况。所述培养区一和培养区二的长L相等，并且L≥20mm，培养区一和培养区二的最宽度尺寸D相等，并且D尺寸是连接通道宽度尺寸d的3倍以上，即D≥3d。此设计是满足实验条件的最优化。并能够依据实验要求根据流体力学公式计算，调整研究不同的宽度下的剪应力，研究相同或者不相同流速下产生的剪应力变化对细胞的影响。
优选的，所述芯片的培养区一和培养区二的边的形状有波浪是尖锥形的另一种规格，培养区一和培养区二的边是俯视呈现为相同大小的尖锥相互反向开口，锥两边端头相互连接串联成的形状。培养区一尖锥形的边长是0.5mm-1mm，两边之间的凸凹角α1是α1≤60°的尖角。培养区二的尖锥形的边长是2mm-5mm，两边之间的凸凹角α2是α2≤90°的尖角。也就是本发明的芯片有圆培养区为弧凹凸边形的芯片，和培养区为尖角凹凸边形的芯片，这2种形状规格。此设计是为了对比实验，增加产生湍流，形成涡流，比较力学刺激的变化对细胞的影响。
优选的，所述培养区一和培养区二的底面高度，在与连接通道相接的进口处和出口处的两个培养区的高度尺寸都相同，即底面有坡度时，培养区一和培养区二的两个底面的坡度都一致。这样便于保证实验数据的对比。
优选的，所述芯片的制作材质都是透明材质；所述芯片在培养区一和培养区二的区域上都加工有网格刻线。这样保证芯片能够在显微镜或CCD下检测。所述芯片在矩形培养区和锥形培养区的区域上都加工有网格刻线，以便于细胞定位和流体模拟时对细胞剪切力的定位。
本发明芯片的优点：在良好的细胞培养环境下，通过在芯片上的实验操作，能够起到同时定量定向的实验观测对比，从而使研究剪切力对细胞的影响实验更加方便，减少了即时观测的实验时间和误差。与现有的设计相比，本发明芯片具有下列有益效果：比普通芯片设置了不同剪切力的培养系统，在干细胞培养过程中施加不同的剪切力，达到即时、有效、微量观测。能够在检测的时间段内进行实时监测，控制营养物质的输入速率，保证检测的可靠性，使得结果更能反应真实的干细胞生长环境，掌握剪切力对干细胞分化的影响，为后续工作做准备。
附图说明
图1为本发明的一种具有圆弧凹凸边形培养区的俯视示意图。
图2为本发明的一种具有尖角凹凸边形培养区的俯视示意图。
其中：1.废液池；2.排出通道； 3.培养区一；4.连接通道；5.V通道；6.注射孔；7.培养区二；8.排出口，9.网格刻线。
具体实施方式
下面结合附图1-2进一步对本发明加以说明。一种细胞流体实验用生物芯片，选取培养区一3和培养区二7形状规格相同的芯片，分为实验组和对照组，进行细胞培养和流体流动刺激细胞的实验。
实施例一
选取的芯片形状规格为：培养区一3的边是由R=0.5mm的圆弧壁相互反向串联组成，培养区二7的边是由R=3mm的圆弧壁相互反向串联组成。培养区是圆弧凹凸边形的芯片。培养区一3和培养区二7的长L=20mm，培养区一3和培养区二7的最宽度尺寸D=15mm，连接通道4宽度尺寸d=5mm。
实施例二
选取的芯片形状规格为：培养区一3的边是由R=1mm的圆弧壁相互反向串联组成，培养区二7的边是由R=5mm的圆弧壁相互反向串联组成，培养区是圆弧凹凸边形的芯片。培养区一3和培养区二7的长L=35mm，培养区一3和培养区二7的最宽度尺寸D=20mm，连接通道4宽度尺寸d=1mm。
实施例三
选取的芯片形状规格为：培养区一3尖锥形的边长是0.5mm，两边之间的凸凹角α1=60°的尖角；培养区二7的尖锥形的边长是2mm，两边之间的凸凹角α2=90°的尖角，培养区是尖角凹凸边形芯片。培养区一3和培养区二7的长L=40mm，培养区一3和培养区二7的最宽度尺寸D=30mm，连接通道4宽度尺寸d=2mm。
实施例四
选取的芯片形状规格为：培养区一3尖锥形的边长是1mm，两边之间的凸凹角α1=45°的尖角。培养区二7的尖锥形的边长是5mm，两边之间的凸凹角α2=75°的尖角。培养区一3和培养区二7的长L=30mm，培养区一3和培养区二7的最宽度尺寸D=20mm，连接通道4宽度尺寸d=1.5mm。

Claims (4)

1.一种细胞流体实验用生物芯片，其特征在于：在长方形或圆形的芯片一侧有2排共4个注射孔（6），注射孔（6）两两为一对，每对2个注射孔（6）各自分别连接一条共2条V通道（5），2条V通道（5）呈“Y”型汇流到左右对称的2条连接通道（4）；2条连接通道（4）分别连接培养区一（3）和培养区二（7），两个培养区对称分布；两个培养区另一端，各连接有连接通道（4），2条连接通道（4）最后汇流到1个废液池（1），废液池（1）通过排出通道（2）与排出口（8）连接；所述培养区一（3）和培养区二（7）的进口和出口的两边与连接通道（4）两边都是圆弧过渡；培养区一（3）的边由R=0.5mm-1mm的圆弧壁开口相互反向，弧的两端相互连接串联，连接成俯视成凹凸的线条形状，培养区二（7）的边由R=3mm-5mm的圆弧壁开口相互反向，弧的两端相互连接串联，连接成俯视成圆弧凹凸的线条形状；所述培养区一（3）和培养区二（7）的长L相等，并且L≥20mm，培养区一（3）和培养区二（7）的最宽度尺寸D相等，并且D尺寸是连接通道（4）宽度尺寸d的3倍以上，即D≥3d。
2.根据权利要求1所述的一种细胞流体实验用生物芯片，其特征在于：芯片的培养区一（3）和培养区二（7）边的另一种边的形状，是俯视呈现为相同大小的尖锥相互反向开口，锥两边端头相互连接串联成的形状，即尖角凹凸边形；培养区一（3）的尖锥形的边长为0.5mm-1mm，两边之间的凸凹角α1是α1≤60°的尖角；培养区二（7）的尖锥形的边长为2mm-5mm，两边之间的凸凹角α2是α2≤90°的尖角。
3.根据权利要求1所述的一种细胞流体实验用生物芯片，特征在于：培养区一（3）和培养区二（7）的底面高度，在与连接通道（4）相接的进口处和出口处的两个培养区的高度尺寸都相同，即底面有坡度时，培养区一（3）和培养区二（7）的两个底面的坡度都一致。
4.根据权利要求1所述的一种细胞流体实验用生物芯片，其特征在于：所述芯片的制作材质都是透明材质；所述芯片在培养区一（3）和培养区二（7）的区域上都加工有网格刻线（9）。
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