CN110257223A - 一种基于凹槽液滴捕获的细胞微环境调控芯片装置 - Google Patents

一种基于凹槽液滴捕获的细胞微环境调控芯片装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110257223A
CN110257223A CN201910633319.0A CN201910633319A CN110257223A CN 110257223 A CN110257223 A CN 110257223A CN 201910633319 A CN201910633319 A CN 201910633319A CN 110257223 A CN110257223 A CN 110257223A
Authority
CN
China
Prior art keywords
groove
recess catches
recess
entrance
main channel
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
CN201910633319.0A
Other languages
English (en)
Inventor
申峰
闫成金
刘赵淼
李梦麒
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.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
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 Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201910633319.0A priority Critical patent/CN110257223A/zh
Publication of CN110257223A publication Critical patent/CN110257223A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS 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
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C12M23/16—Microfluidic devices; Capillary tubes

Landscapes

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

Abstract

一种基于凹槽液滴捕获的细胞微环境调控芯片装置，属于微流控技术领域。该装置由主体固体结构、入口、不同横纵比凹槽捕获结构、主通道结构、出口、和下底板组成，可以实现细胞微环境的调控。不同横纵比的设计满足不同实验条件的要求，节约了实验成本，方便实验的进行。而凹槽入口处缩口的设计可以实现对凹槽内剪应力的改变，有利于不同种类细胞生存环境的调控。该装置克服了传统分装置的复杂和难操作的缺点，其结构简单，提高了实验的精确性，增加了实验方案的灵活性。本发明有利于进行高精度的细胞微环境调控，对人类生物医学的科学研究具有重要意义。

Description

一种基于凹槽液滴捕获的细胞微环境调控芯片装置
技术领域
本发明涉及一种新型的可用于进行细胞微环境调控实验的实验装置。本发明属于微流控技术研究领域。
背景技术
液滴微流控作为微流控芯片研究中的重要分支，是近年来在传统连续流微流控系统基础上发展起来的，可以通过液滴的产生、合并以及融合，来模拟在生物细胞中进行的化学反应，在医学诊断，药品开发、生物细胞分析，生物细胞合成等众多领域发挥重要作用。液滴微流控由于具有易于操控、高通量和可避免交叉污染等优势被应用于流式细胞术。液滴内微环境的研究是实现精细胞生存微环境调控的基础，二次流下液滴内部流动行为直接影响封裹着的细胞，强流场剪切力会改变细胞生理结构。基于液滴微流控的流式细胞术可通过改变液滴内部微环境调控细胞存活率，提高细胞存活率可用于培养精细胞等，降低细胞存活率可用于杀死癌细胞等。目前对于细胞生存及运行的液滴内部微环境的研究多基于单纯微通道和双支路捕获微通道，但这两种方法操作较为困难繁琐，局限性较大。因此，发明一种新型的可用于进行细胞微环境调控实验的实验装置具有重要科研价值。
发明内容
本发明目的是实现细胞微环境调控，设计一种基于微通道凹槽液滴捕获的微流控芯片装置，该装置可以实现细胞微环境较为精准的调控，其操作简单，应用范围广，具有较高的科研应用价值，其采用的技术方案如下：
本发明采用的技术方案为一种基于凹槽液滴捕获的细胞微环境调控芯片装置，包括主体固体结构1、入口2、1:1凹槽捕获结构3、1:2凹槽捕获结构4、1:3凹槽捕获结构5、主通道结构6、凹槽缩口结构7、出口8和下底板9。
具体而言，入口2、1:1凹槽捕获结构3、1:2凹槽捕获结构4、1:3凹槽捕获结构5、主通道结构6、凹槽缩口结构7和出口8为主体固体结构1上的凹槽或孔洞结构，且各凹槽或孔洞结构为芯片工作时流体流动区域；
1:1凹槽捕获结构3宽度范围设定在600微米，高度设置在600微米；
1:2凹槽捕获结构4宽度范围设定在600微米，高度设置在1200微米；
1:3凹槽捕获结构5宽度范围设定在600微米，高度设置在1800微米；
凹槽缩口结构7设定缩口比例从0-100％，以期对凹槽内剪应力环境进行改变。
入口2设计为两个，省去频繁更换入口实验试剂的麻烦。
两个入口2分别设置在主通道结构6一侧的端部，出口8设置在主通道结构6的另一侧；一个入口2与主通道结构6垂直，一个入口2与主通道结构6在同一直线上；1:1凹槽捕获结构3、1:2凹槽捕获结构4、1:3凹槽捕获结构5沿入口到出口方向顺次布置在主通道结构6上，1:1凹槽捕获结构3、1:2凹槽捕获结构4、1:3凹槽捕获结构5与主通道结构6通过凹槽缩口结构7连通。
所述主体结构1和下底板9均由聚二甲基硅氧烷制作，并通过氧离子上下键合固定，下底板9置于主体结构1底部，以支撑芯片主体结构并提供流动空间；
本发明总体工作过程如下：
离散相从入口2进入主通道6中，充满1:1凹槽捕获结构3、1:2凹槽捕获结构4、1:3凹槽捕获结构5后关闭离散相的入口2，开启连续相的入口2，连续相经主通道6流过凹槽捕获结构将离散相剪断，从而完成离散相液滴的捕获。不同横纵比凹槽捕获结构的设计满足不同实验条件，同时创造了较低的剪切力环境，适合细胞的生存培养。凹槽缩口结构7的设计能够根据需求设定不同缩口比例，进而实现对凹槽内液滴内剪应力环境的改变。
附图说明
图1是本发明芯片的三维结构示意图。
图2是本发明芯片的平面结构示意图。
图中：1.主体固体结构，2.入口，3.1:1凹槽捕获结构，4.1:3凹槽捕获结构，5.1:3凹槽捕获结构，6.主通道结构，7.凹槽缩口结构，8.出口，9.下底板。
具体实施方式
下面结合结构附图对发明的工作过程和效果进行进一步的说明。
图1为一种基于凹槽液滴捕获的细胞微环境调控芯片装置的结构示意图。
一种基于凹槽液滴捕获的细胞微环境调控芯片装置。该通道包括主体固体结构1、入口2、1:1凹槽捕获结构3、1:2凹槽捕获结构4、1:3凹槽捕获结构5、主通道结构6、凹槽缩口结构7、出口8和下底板9。入口2、1:1凹槽捕获结构3、1:2凹槽捕获结构4、1:3凹槽捕获结构5、主通道结构6、凹槽缩口结构7、和出口8为主体固体结构1上凹槽或孔洞结构，且各结构为芯片工作时流体流动区域；1:1凹槽捕获结构3宽度范围设定在600微米，高度设置在600微米；1:2凹槽捕获结构4宽度范围设定在600微米，高度设置在1200微米；1:3凹槽捕获结构5宽度范围设定在600微米，高度设置在1800微米；凹槽缩口结构7设定缩口比例从0-100％，以期对凹槽内剪应力环境进行改变。入口2设计为两个，省去频繁更换入口实验试剂的麻烦。
所述主体结构1和下底板9由聚二甲基硅烷制成。
所述流体入口为设置在主体结构1上的上下贯通的孔洞结构。
本装置的工作过程如下：离散相从入口2进入主通道6中，充满凹槽捕获结构3、4、5后关闭离散相入口，开启连续相入口，连续相经主通道6流过凹槽捕获结构将离散相剪断，从而完成离散相液滴的捕获。不同横纵比凹槽捕获结构的设计满足不同实验条件，同时创造了较低的剪切力环境，适合细胞的生存培养。凹槽缩口结构7的设计可以根据需求设定不同缩口比例，进而实现对凹槽内液滴内剪应力环境的改变。
注：由于微通道尺寸较小，用实际尺寸表示微流控芯片时不能有效表征微流控芯片流道部分的结构，因此附图使用的是微流道结构相对放大的芯片示意图。

Claims (3)

1.一种基于凹槽液滴捕获的细胞微环境调控芯片装置，其特征在于：包括主体固体结构(1)、入口(2)、1:1凹槽捕获结构(3)、1:2凹槽捕获结构(4)、1:3凹槽捕获结构(5)、主通道结构(6)、凹槽缩口结构(7)、出口(8)和下底板(9)；
具体而言，入口(2)、1:1凹槽捕获结构(3)、1:2凹槽捕获结构(4)、1:3凹槽捕获结构(5)、主通道结构(6)、凹槽缩口结构(7)和出口(8)为主体固体结构(1)上的凹槽或孔洞结构，且各凹槽或孔洞结构为芯片工作时流体流动区域；
1:1凹槽捕获结构(3)宽度范围设定在600微米，高度设置在600微米；
1:2凹槽捕获结构(4)宽度范围设定在600微米，高度设置在1200微米；
1:3凹槽捕获结构(5)宽度范围设定在600微米，高度设置在1800微米；
凹槽缩口结构(7)设定缩口比例从0-100％，以期对凹槽内剪应力环境进行改变；
入口(2)设计为两个；
两个入口(2)分别设置在主通道结构(6)一侧的端部，出口(8)设置在主通道结构(6)的另一侧；一个入口(2)与主通道结构(6)垂直，一个入口(2)与主通道结构(6)在同一直线上；1:1凹槽捕获结构(3)、1:2凹槽捕获结构(4)、1:3凹槽捕获结构(5)沿入口到出口方向顺次布置在主通道结构(6)上，1:1凹槽捕获结构(3)、1:2凹槽捕获结构(4)、1:3凹槽捕获结构(5)与主通道结构(6)通过凹槽缩口结构(7)连通。
2.根据权利要求1所述的一种基于凹槽液滴捕获的细胞微环境调控芯片装置，其特征在于：所述主体固体结构(1)和下底板(9)均由聚二甲基硅氧烷制作，并通过氧离子上下键合固定，下底板(9)置于主体固体结构(1)底部，以支撑芯片主体结构并提供流动空间。
3.根据权利要求1所述的一种基于凹槽液滴捕获的细胞微环境调控芯片装置，其特征在于：离散相从入口(2)进入主通道结构(6)中，充满1:1凹槽捕获结构(3)、1:2凹槽捕获结构(4)、1:3凹槽捕获结构(5)后关闭离散相的入口(2)，开启连续相的入口(2)，连续相经主通道结构(6)流过凹槽捕获结构将离散相剪断，从而完成离散相液滴的捕获；不同横纵比凹槽捕获结构的设计满足不同实验条件，同时创造了低剪切力环境，适合细胞的生存培养；凹槽缩口结构(7)的设计能够根据需求设定不同缩口比例，进而实现对凹槽内液滴内剪应力环境的改变。
CN201910633319.0A 2019-07-15 2019-07-15 一种基于凹槽液滴捕获的细胞微环境调控芯片装置 Pending CN110257223A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910633319.0A CN110257223A (zh) 2019-07-15 2019-07-15 一种基于凹槽液滴捕获的细胞微环境调控芯片装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910633319.0A CN110257223A (zh) 2019-07-15 2019-07-15 一种基于凹槽液滴捕获的细胞微环境调控芯片装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110257223A true CN110257223A (zh) 2019-09-20

Family

ID=67926083

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910633319.0A Pending CN110257223A (zh) 2019-07-15 2019-07-15 一种基于凹槽液滴捕获的细胞微环境调控芯片装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110257223A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110591915A (zh) * 2019-09-30 2019-12-20 北京工业大学 一种基于微流控的卵细胞培养装置
CN110923117A (zh) * 2019-12-11 2020-03-27 北京工业大学 一种基于心型弧状凹槽的高效循环肿瘤细胞分选芯片装置
CN110938521A (zh) * 2019-12-11 2020-03-31 北京工业大学 一种基于三角形微结构强化凹槽循环肿瘤细胞分选效果的芯片装置
CN113621516A (zh) * 2021-08-30 2021-11-09 北京工业大学 一种基于涡胞旋转的肿瘤细胞形貌动态观测的微流控芯片装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103261436A (zh) * 2010-09-14 2013-08-21 加利福尼亚大学董事会 利用微流体截留涡流从异质溶液中分离细胞的方法和装置
US20170145363A1 (en) * 2015-11-20 2017-05-25 National Health Research Institutes Microfluidic dual-well device for highthroughput single-cell capture and culture

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103261436A (zh) * 2010-09-14 2013-08-21 加利福尼亚大学董事会 利用微流体截留涡流从异质溶液中分离细胞的方法和装置
US20170145363A1 (en) * 2015-11-20 2017-05-25 National Health Research Institutes Microfluidic dual-well device for highthroughput single-cell capture and culture

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
沈德新等: "PDMS微流控芯片中真空氧等离子体键合方法", 《微纳电子技术》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110591915A (zh) * 2019-09-30 2019-12-20 北京工业大学 一种基于微流控的卵细胞培养装置
CN110923117A (zh) * 2019-12-11 2020-03-27 北京工业大学 一种基于心型弧状凹槽的高效循环肿瘤细胞分选芯片装置
CN110938521A (zh) * 2019-12-11 2020-03-31 北京工业大学 一种基于三角形微结构强化凹槽循环肿瘤细胞分选效果的芯片装置
CN113621516A (zh) * 2021-08-30 2021-11-09 北京工业大学 一种基于涡胞旋转的肿瘤细胞形貌动态观测的微流控芯片装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110257223A (zh) 一种基于凹槽液滴捕获的细胞微环境调控芯片装置
CN104173294B (zh) 基于微流控液滴生成技术的pva微球制备方法
WO2020215487A1 (zh) 一种类器官球体的制备方法
CN108949496A (zh) 一种基于液滴微流控芯片的单细胞分离方法
CN103343090B (zh) 一种集成化多功能可控细胞操纵及分析微流控芯片及应用
CN103285947A (zh) 一种液滴微流控芯片及其操控方法
CN103923816B (zh) 一种基于微流控技术的细胞捕获阵列
CN102586084A (zh) 流量法控制两种动态生化信号快速切换刺激的微流控剪切装置
CN105842324B (zh) 一种集成微流控芯片及其工作方法
CN108940387A (zh) 一种用于单细胞分离的液滴微流控芯片及其制备方法
CN108380254A (zh) 微流控芯片液滴生成装置
CN111440697A (zh) 微流控通道、微流控芯片及对细胞进行处理的方法
CN109289951A (zh) 液滴分裂微流控芯片及应用
CN108117968A (zh) 一种基于液滴微流控芯片的高通量自动捕获单细胞的方法
CN202465675U (zh) 流量法控制两种动态生化信号快速切换刺激的微流控剪切装置
CN208340745U (zh) 一种微球快速制备收集微流控芯片
CN109499631A (zh) 一种集成阳极氧化铝多孔膜的微流体芯片
CN209451870U (zh) 一种基于磁操控实现双重液滴分选的微流控装置
CN208356802U (zh) 微流控芯片液滴生成装置
DE102011112638B4 (de) Mikrofluidischer Chip mit mikrofluidischem Kanalsystem
CN104293666A (zh) 两种不同单细胞之间相互作用的微流控芯片装置
CN104928178B (zh) 一种三入口浓度梯度发生器及幂函数浓度梯度的产生方法
CN108993337A (zh) 一种液滴流微反应器的集成装置
CN108148758B (zh) 一种绒毛外滋养细胞纳米颗粒暴露的体外模型建立方法
CN104513785A (zh) 一种细胞寻址微流控芯片、细胞分析装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190920

RJ01 Rejection of invention patent application after publication