CN107629941A - 一种基于微流控芯片的细胞冻存装置及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于微流控芯片的细胞冻存装置及其应用；所述细胞冻存装置包括盒体、盖体、芯片支架和微流控芯片，所述芯片支架上设有若干个凹槽，每个凹槽能够容纳一块微流控芯片。该装置可将细胞直接冷冻保存于微流控芯片中，待需要时再将细胞直接在微流控芯片中复苏，适用于细胞的中短期保存。本发明一方面简化了在微流控芯片上进行细胞实验的步骤，使芯片成为细胞冷冻保存、复苏、培养、实验一体化的平台，另一方面，芯片式的细胞保存装置节约了宝贵的冷冻空间，有利于细胞的保存和运输。本发明装置简单、易于使用，可以作为生物实验室的通用装置和技术。
Description
技术领域
本发明属于生物医学领域，具体涉及一种基于微流控芯片的细胞冻存装置及其应用。
背景技术
在上个世纪90年代初出现的微流控芯片技术是在微米尺度下对生物、化学等样品进行精确操控的一门科学技术，具有液体流动可控、消耗试样和试剂量少、分析速度快、小型便携、高通量、多种操作单元集成化等优点。微流控芯片技术的发展不仅为进行生化分析提供了一个小型便携的片上实验室(lab on a chip)，更为细胞生物学的研究带来了新的机遇。由于芯片的微管道尺寸与细胞尺寸相当，而且容易对细胞所处的微环境进行调控，微流控芯片已经成为进行细胞培养和研究的一个新的技术平台。
在芯片上进行细胞实验的一般流程是，(1)在培养皿中培养细胞(2)待细胞长到一定程度，将细胞消化下来，种在微流控芯片的微管道中，(3)在微管道中进行细胞培养及后续的实验研究。如果实验室没有正在培养的细胞，那么在进行所有步骤之前，还需要首先复苏保存在液氮或者低温冰箱中的细胞。如果有一种装置和方法，能够将细胞直接冷冻保存在微流控芯片中，那么在进行芯片上的细胞实验时，实验步骤将被大大简化，而且能够节约大量的实验时间，节约实验室的试剂和耗材的使用量。
另一方面，细胞冷冻保存的常用容器是冻存管，体积一般在1-5ml，为圆柱体。微流控芯片上微管道的体积一般在微升甚至纳升量级，适合进行少量细胞的保存。微流控芯片为薄片状，能够节约运输的空间。
发明内容
本发明提供一种基于微流控芯片细胞冻存装置，可将细胞直接冷冻保存在微流控芯片上，并在需要使用细胞时，直接在微流控芯片上进行细胞复苏及后续的培养和实验。
本发明技术方案如下：
一种基于微流控芯片的细胞冻存装置，包括盒体、盖体、芯片支架和微流控芯片，所述芯片支架上设有若干个凹槽，每个凹槽能够容纳一块微流控芯片。
进一步地，所述盖体的尺寸能够正好盖住盒体；所述芯片支架的尺寸可以刚好放入盒体内；所述芯片支架上的凹槽用于放置微流控芯片。
进一步地，所述盒体上设有刻度线。
进一步地，所述盒体为方形。
进一步地，所述盒体、盖体和芯片支架均可采用耐低温材料制成，能承受至少-80℃低温。优选地，所述盒体由聚碳酸酯材料制成，所述盖体和芯片支架均由高密度聚乙烯材料制成。
进一步地，所述微流控芯片可以设置一条或多条通道。
所述微流控芯片通道管道形式和尺寸不限。
优选地，所述微流控芯片中的通道长度为4cm，宽度2mm，高度100mm；或者，优选地，所述微流控芯片中的通道长度1cm，宽度900mm，高度60mm。
本发明所述微流控芯片与本领域常规微流控芯片相同，例如中国专利公开号CN104099247A中记载的微流控芯片。
关于所述微流控芯片，中国专利申请号CN201310126330.0(申请日2013年04月12日，公开号CN104099247A，公开日2014年10月15日，发明名称“基于微流控芯片的加压细胞培养系统和方法”)以全文引用的方式并入本文中。作为本文的一部分或以供参考。
进一步地，本发明所述微流控芯片包括管道层和基底层，管道层和基底层封合在一起；进一步地，所述管道层和基底层均使用具有生物相容性且耐低温材料。优选地，本发明所述微流控芯片，基底层采用玻璃制成，管道层采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成。玻璃和PDMS都具有光学透明、无毒、生物相容性好的性质，广泛用于微流控芯片领域。
本发明还提供利用上述基于微流控芯片的细胞冻存装置进行细胞冷冻和复苏的方法。
具体地，所述细胞冷冻和复苏的方法包括以下步骤：
S1冷冻保存步骤：
1)将一定体积的异丙醇灌入盒体，盒体设有刻度线；
2)将芯片支架放入盒体，使芯片支架的底面与异丙醇液面接触；
3)配制细胞冻存悬液(可按本领域常规方法配制)；
4)将细胞冻存悬液灌入微流控芯片上的管道，封好管道出入口；
5)将微流控芯片放于芯片支架上；
6)盖好盖体；
7)将所述细胞冻存装置整体放入-80℃低温冰箱保存；
或者，进一步地，还包括S2复苏步骤：
8)将所述细胞冻存装置从-80℃低温冰箱取出；
9)打开盖体，取出微流控芯片；
10)将微流控芯片放入37℃水浴，摇晃芯片使管道中的固体尽快融化；
11)待管道中的固体融化为液体后，将微流控芯片转移到细胞培养箱进行培养。
本发明提供的基于微流控芯片的细胞冻存装置具有以下优点：
1)可将细胞直接冷冻保存于微流控芯片中，待需要时再将细胞直接在微流控芯片中复苏；管道中的细胞可以冷冻保存数天至数月，复苏后的细胞具有较高的存活率；适用于细胞的中短期保存；简化了微流控芯片上的细胞实验步骤；
2)微流控芯片内管道体积微小，可节约细胞及试剂的消耗量；
3)方形的冻存盒体利于节约空间，便于运输；
4)冻存盒中可同时保存多块微流控芯片；
5)细胞冻存装置简单，使用方便。
本发明一方面简化了在微流控芯片上进行细胞实验的步骤，使芯片成为细胞冷冻保存、复苏、培养、实验一体化的平台，另一方面，芯片式的细胞保存装置节约了宝贵的冷冻空间，有利于细胞的保存和运输。本发明细胞冻存装置简单、易于使用，可以作为生物实验室的通用装置和技术。
附图说明
图1为本发明的基于微流控芯片细胞冻存装置结构示意图。
其中1、盖体，2、微流控芯片，3、芯片支架，4、盒体。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种基于微流控芯片的细胞冻存装置，包括盒体4、盖体1、芯片支架3和微流控芯片2，所述芯片支架3上设有若干个凹槽，每个凹槽能够容纳一块微流控芯片。
进一步地，所述盖体1的尺寸能够正好盖住盒体4；所述芯片支架的尺寸可以刚好放入盒体内；所述芯片支架上的凹槽用于放置微流控芯片。
进一步地，所述盒体上设有刻度线。
进一步地，所述盒体为方形。
进一步地，所述盒体、盖体和芯片支架均可采用耐低温材料制成，能承受至少-80℃低温。
进一步地，所述盒体由聚碳酸酯材料制成，所述盖体和芯片支架均由高密度聚乙烯材料制成。
进一步地，所述微流控芯片包括管道层和基底层，管道层和基底层封合在一起；进一步地，所述管道层和基底层均使用具有生物相容性且耐低温材料。
进一步地，所述微流控芯片，基底层采用玻璃制成，管道层采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成。玻璃和PDMS都具有光学透明、无毒、生物相容性好的性质，广泛用于微流控芯片领域。
利用上述基于微流控芯片的细胞冻存装置进行细胞冷冻和复苏的方法，包括以下步骤：
S1冷冻保存步骤：
1)将一定体积的异丙醇灌入盒体，盒体设有刻度线；
2)将芯片支架放入盒体，使芯片支架的底面与异丙醇液面接触；
3)配制细胞冻存悬液(可按本领域常规方法配制)；
4)将细胞冻存悬液灌入微流控芯片上的管道，封好管道出入口；
5)将微流控芯片放于芯片支架上；
6)盖好盖体；
7)将所述细胞冻存装置整体放入-80℃低温冰箱保存；
S2复苏步骤：
8)将所述细胞冻存装置从-80℃低温冰箱取出；
9)打开盖体，取出微流控芯片；
10)将微流控芯片放入37℃水浴，摇晃芯片使管道中的固体尽快融化；
11)待管道中的固体融化为液体后，将微流控芯片转移到细胞培养箱进行培养。
Claims (9)
1.一种基于微流控芯片的细胞冻存装置，其特征在于，包括盒体、盖体、芯片支架和微流控芯片，所述芯片支架上设有若干个凹槽，每个凹槽能够容纳一块所述微流控芯片。
2.根据权利要求1所述的细胞冻存装置，其特征在于，所述微流控芯片包括管道层和基底层，管道层和基底层封合在一起。
3.根据权利要求1或2所述的细胞冻存装置，其特征在于，进一步地，所述盒体为方形；优选地，所述盒体上设有刻度线。
4.根据权利要求1或2所述的细胞冻存装置，其特征在于，所述盒体、盖体和芯片支架均采用耐低温材料制成，能承受至少-80℃低温；优选地，所述盒体由聚碳酸酯材料制成，所述盖体和芯片支架均由高密度聚乙烯材料制成。
5.根据权利要求1或2所述的细胞冻存装置，其特征在于，所述微流控芯片的管道层和基底层均使用具有生物相容性且耐低温材料；优选地，所述微流控芯片的基底层采用玻璃制成，管道层采用聚二甲基硅氧烷制成。
6.根据权利要求1-5任一项所述的细胞冻存装置，其特征在于，所述微流控芯片设有一条或多条通道。
7.根据权利要求6所述的细胞冻存装置，其特征在于，优选地，所述微流控芯片中的通道长度为4cm，宽度2mm，高度100mm；或者所述微流控芯片中的通道长度1cm，宽度900mm，高度60mm。
8.利用权利要求1-7任一项所述基于微流控芯片的细胞冻存装置进行细胞冷冻和复苏的方法。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1冷冻保存步骤：
1)将一定体积的异丙醇灌入盒体，盒体设有刻度线；
2)将芯片支架放入盒体，使芯片支架的底面与异丙醇液面接触；
3)配制细胞冻存悬液；
4)将细胞冻存悬液灌入微流控芯片上的管道，封好管道出入口；
5)将微流控芯片放于芯片支架上；
6)盖好盖体；
7)将所述细胞冻存装置整体放入-80℃低温冰箱保存；
或者，进一步地，还包括S2复苏步骤：
8)将所述细胞冻存装置从-80℃低温冰箱取出；
9)打开盖体，取出微流控芯片；
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