CN112642500B - 一种多样品斑马鱼幼苗高通量微流控芯片、筛选系统及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多样品斑马鱼幼苗高通量微流控芯片、筛选系统及其应用。所述斑马鱼微流控芯片具有若干个微型结构单元；所述微型结构单元依次设置有进液通道、固定腔、限制通道以及出液通道。该芯片结构简单、制作方便、成本低、易于操作，能够在极短的时间内实现斑马鱼幼苗的自动定向固定和装载，并能够实现在单一采集窗口下多样品的斑马鱼幼苗操控，极大地减少了时间损耗，进一步提升了通量和效率。

Description

一种多样品斑马鱼幼苗高通量微流控芯片、筛选系统及其 应用

技术领域

本发明及微流控芯片技术领域，具体涉及一种多样品斑马鱼幼苗高通量微流控芯片、筛选系统及其应用。

背景技术

斑马鱼作为一种优秀的模式生物被广泛应用于各项生命系统研究当中，尤其因其官结构和生化水平上与人类的高度相似而在各种复杂的人类疾病研究中扮演着越来越重要的角色，如脑疾药物的开发和筛选、COVID-19的快速检测和疫苗研制等。

近年来，微流控技术因其高度集成化和微型化、液体流动可精确控制、样品试剂消耗量极少等优势逐渐成为当下最炙手可热的技术之一。而斑马鱼幼苗因其体积小、数量多等特点和微流控技术的完美结合在很大程度上推动了遗传学、神经科学、病理学等众多科学领域的进步。

然而，目前大多数基于微流控技术并利用斑马鱼为对象的研究，都需要使斑马鱼定向固定后再完成各项生理参数进行采集。传统的方法在动物操控和数据采集上都存在一定的缺陷：如在动物操控层面上，通常需要对斑马鱼进行繁琐的人工操作以使其定向固定，例如使用水凝胶包埋和麻醉处理，这样不仅带来了巨大的时间损耗而且实验通量也会受到了极大的限制，更重要的是手动操作常常伴随着个体差异的引入，这直接阻碍了对斑马鱼各项生理信息的评估并进一步影响到人类疾病的研究和相关药物的开发；而在数据采集方面，目前的研究很难在实现无麻醉、自动化定向固定斑马鱼的前提下在单一显微镜视野下同时捕获多条斑马鱼生理信息，而通常情况下对单个样品的数据监测和观察会长达十几分钟甚至几十分钟，如果无法实现多个样品信息的同时记录，这将会带来庞大的时间和花费的支出，同时也使得高通量和高效率的研究受到限制。因此，开发一种基于微流控，且能实现单一视野下多样品观测的的多样品操控高通量斑马鱼幼苗筛选系统是至关重要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种斑马鱼微流控芯片；

本发明的另一目的在于提供一种斑马鱼微流控系统；

本发明的另一目的在于提供上述斑马鱼微流控芯片或上述斑马鱼微流控系统在斑马鱼多样品实时信息采集或对比中的应用；

本发明的另一目的在于提供上述斑马鱼微流控芯片或上述斑马鱼微流控系统在药物筛选中的应用。

本发明所采取的技术方案是：

本发明的第一个方面，提供：

一种斑马鱼微流控芯片，该斑马鱼微流控芯片具有若干个微型结构单元；

该微型结构单元依次设置有进液通道、固定腔、限制通道以及出液通道；

上述限制通道的高度小于上述固定腔的高度和/或上述限制通道的宽度小于上述固定腔的宽度；

上述进液通道同时连接2个或以上固定腔，上述固定腔以上述进液通道为圆心，以不同的角度环绕展开。

本发明实施方式中的斑马鱼微流控芯片由多个具有特殊设计的微型结构单元组成，每一个微型结构单元有进出通道及多个斑马鱼固定腔室通连而成，由于流体力学的持续作用，斑马鱼幼苗的头部及部分身体将被自动化固定，而尾部、鱼鳍以及嘴巴等器官部位处于自由活动状态。而且，每个固定腔以不同的角度朝向同一个圆心(进液通道)展开，从而使单一视野内的斑马鱼数量拓展到5条、7条或者更多，以实现在单个显微镜或其他观测装置视野下能同时采集多只不同的斑马鱼信息。

上述斑马鱼微流控芯片可以采用背部向上式定向固定斑马鱼，可用于采集头部信息(观测大脑神经信号)和行为学运动；或采用侧向对上述斑马鱼微流控芯片进行成像，可用于观察心脏、血管的器官的生理情况。

在本发明的实施例中，固定腔被设计成锥形以更好的固定头部。

进一步地，上述微型结构单元在上述限制通道和上述出液通道之间还设置有活动腔，上述活动腔内设置有垂直于流体流动方向的支撑回流挡板。

上述活动腔可以使斑马鱼幼苗的尾部、鱼鳍等器官部位处于自由活动状态，从而可以得到以马鱼幼苗的尾部、鱼鳍等器官部位为观测对象的相关试验的试验信息，以提供相应的分析数据。

更进一步地，上述活动腔为半径为2.5～3.0mm的扇形腔室。

更进一步地，上述活动腔之间互相连通。

当然，本领域技术人员也可以根据实际使用需求，将上述活动腔设置成非连通的样式。

更进一步地，上述支撑回流挡板的厚度为300～500μm。

支撑回流挡板不仅能够起到支撑作用以防止大面积的中空结构坍塌，更重要的是，支撑回流挡板可以使微流体在挡板前形成一个回流，使液体能够更充分地充满整个腔室，若没有该支撑回流挡板，活动腔区域内通常会出现很大的气泡，不仅影响到斑马鱼尾部的运动及各项信号的采集，还会对斑马鱼造成伤害。

更进一步地，上述进液通道、上述固定腔、上述出液通道的高度为150～1000μm，宽度为800～900μm。

在本发明的一个实施例中，上述斑马鱼微流控芯片具有若干个微型结构单元，每个微型结构单元依次设置有进液通道、固定腔、限制通道、活动腔(含支撑回流挡板)以及出液通道。上述进液通道、上述微阀生成腔、上述出液通道的高度均为500～600μm，宽度为900～1000μm。上述进液通道同时连接2个或以上固定腔，上述固定腔以上述进液通道为圆心，以不同的角度环绕展开。上述进液通道和上述固定腔连接处设置为半径为100～150μm的圆弧。上述固定腔为锥形，宽度顺流体流动方向由700～1000μm缩窄至200～300μm，高度为500～600μm。上述固定腔尾端连接上述限制通道，上述限制通道宽度为200～300μm，以符合斑马鱼尾部的结构特点，起到更好的固定作用。上述限制通道高度为500～600μm。上述限制通道尾端连接有活动腔，上述活动腔为半径为2.5～3.0mm的扇形腔室，以足够让斑马鱼在此处展现各种不同的运动状态(如J型弯曲、C型弯曲等)，上述活动腔高度为500～600μm，活动腔之间互相连通。

在本发明的另一个实施例中，上述斑马鱼微流控芯片具有若干个微型结构单元，每个微型结构单元依次设置有进液通道、固定腔、限制通道以及出液通道。上述进液通道、上述固定腔的高度均为500～600μm，宽度为900～1000μm。上述进液通道同时连接2个或以上固定腔，上述固定腔以上述进液通道为圆心，以不同的角度环绕展开。上述进液通道和上述固定腔连接处设置为半径为100～150μm的圆弧。上述固定腔为锥形，宽度顺流体流动方向由800～1000μm缩窄至250～300μm，高度为500～600μm。上述固定腔尾端连接上述限制通道，上述限制通道宽为150～300μm。

在本发明的实施例中，上述斑马鱼微流控芯片是利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)通过从模具上复制微流体中空通道来制备得到的。

本发明的第二个方面，提供：

一种斑马鱼微流控系统，该斑马鱼微流控系统包括装载装置、上述斑马鱼微流控芯片、观测装置、分析装置；

上述斑马鱼微流控芯片在上述观测装置观测或成像出的单一视野内可装载若干斑马鱼样品。

目前对斑马鱼的微操控和固定基本都实施了琼脂糖人工包埋、持续性水流注射或长期麻醉处理，操控过程过于繁琐导致费时费力，并且难以移动样品，而且由于人为操控，琼脂糖固化温度以及麻醉处理等处理导致对实验和应用结果引入过多误差及不确定性，本发明提供的斑马鱼微流控芯片系统，使其可以在不进行长期麻醉处理的情况下，通过流体动力学方法，微结构设计来实现对斑马鱼的自动化固定。

进一步地，上述斑马鱼样品包括斑马鱼幼苗和斑马鱼鱼卵。

本发明的第三个方面，提供：

上述斑马鱼微流控芯片或上述斑马鱼微流控系统在斑马鱼多样品实时信息采集或对比中的应用。

本发明的第四个方面，提供：

上述斑马鱼微流控芯片或上述斑马鱼微流控系统在药物筛选中的应用。

当然，根据实际需求，本发明中的生理信息采集筛选系统可应用于本领域中的生物医学基础研究中。

本发明的有益效果是：

1、本发明中的微流控芯片结构简单、制作方便、成本低、易于操作，能够在极短的时间内实现斑马鱼幼苗的自动定向固定和装载；

2、本发明中的微流控系统能够实现在单一采集窗口下多样品的斑马鱼幼苗操控，极大地减少了时间损耗，进一步提升了通量和效率；

3、本发明中的微流控芯片为更好的实现多样品信息采集，在活动腔内增加了支撑回流挡板，该支撑回流挡板可以使微流体在挡板前形成一个回流，使液体能够更充分地充满整个腔室，从而减少气泡产生，降低对斑马鱼尾部的运动及各项信号的采集的不良影响，防止斑马鱼受到伤害；

4、本发明中的微流控系统能够采集多种不同部位和器官的生理信息，有利于促进研究人员对动物体内复杂系统的进一步研究理解。

附图说明

图1为实施例1中的微流控芯片的设计示意图；

图2为实施例1中的微流控芯片的斑马鱼幼苗自动装载和定向固定示意图；

图3为实施例2和3中的微流控芯片的设计示意图，其中，a为实施例2，b为实施例3；

图4为实施例4中的微流控芯片的设计示意图；

图5为单一采集窗口下的多样品信号采集示意图，其中，A为眀场图像，B为带有遗传编码钙指示剂的转基因斑马鱼(elavl3:GCaMP5G)在荧光显微镜下(激发光：488nm)的图像；

图6为支撑回流挡板的流体动力学仿真对比，其中，a为具有支撑回流挡板结构的微流控芯片，b为不具有支撑回流挡板结构的微流控芯片；

图7为支撑回流挡板的实际效果示意图，其中，a为具有支撑回流挡板结构的微流控芯片，b为不具有支撑回流挡板结构的微流控芯片；

图8为显微镜下的多样品多信息采集示意图；

图9为不同浓度的乙醇溶液对斑马鱼的行为学的影响，其中，a为不同浓度的乙醇溶液对尾巴摆动的影响；b为不同浓度的乙醇溶液对嘴巴嚅动的影响；c为不同浓度的眼睛转动对尾巴摆动的影响；

图10为不同浓度的乙醇溶液对斑马鱼心脏跳动的影响，其中，a为试验开始15min内的动态影响折线图，b为整个试验过程的统计分析柱状图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

所使用的实验材料和试剂，若无特别说明，均为常规可从商业途径所获得的耗材和试剂。

本发明实施例中使用的聚二甲基硅氧烷(PDMS)购自本发明实施例中使用的聚二甲基

硅氧烷(PDMS)购自广州晨生生物制品有限公司(DOW CORNING SYLGARD 184)，包括预聚物A和交联剂B两部分。

斑马鱼微流控芯片的制备

本发明所述的斑马鱼微流控芯片，具体结构如下：

该斑马鱼微流控芯片由多个微型结构单元组成，每一个微型结构单元都依次设置有进液通道、固定腔、限制通道以及出液通道；

所述限制通道的高度小于所述固定腔的高度和/或所述限制通道的宽度小于所述固定腔的宽度，从而基于流体力学的持续作用，实现斑马鱼幼苗的自动化部分固定(固定腔主要用于固定斑马鱼幼苗头部，限制通道主要用于限制斑马鱼尾部活动)。

所述进液通道同时连接2个或以上固定腔，所述固定腔以所述进液通道为圆心，以不同的角度环绕展开，从而在单一视野内同时展示若干斑马鱼样品的实时生理状态。

实施例1

实施例1中的斑马鱼微流控芯片如图1所示，所述斑马鱼微流控芯片由多个微型结构单元组成，每一个微型结构单元都依次设置有进液通道、固定腔、限制通道、活动腔(含支撑回流挡板)以及出液通道。

上述进液通道、上述出液通道的高度均为500μm，宽度为900μm。

上述进液通道同时连接3个固定腔，上述固定腔以上述进液通道为圆心，以不同的角度环绕展开。上述进液通道和上述固定腔连接处设置为半径为150μm的圆弧。

上述固定腔为锥形，宽度顺流体流动方向由900μm缩窄至260μm，高度为500μm。上述固定腔尾端连接上述限制通道，上述限制通道宽度为260μm，以符合斑马鱼尾部的结构特点，起到更好的固定作用。上述限制通道高度为500μm。上述限制通道尾端连接有活动腔，上述活动腔为半径为2.5mm的扇形腔室，以足够让斑马鱼在此处展现各种不同的运动状态(如J型弯曲、C型弯曲等)，上述活动腔高度为500μm，活动腔之间互相连通。

活动腔内设置有垂直于流体流动方向的支撑回流挡板，支撑回流挡板的厚度为400μm。

实施例1中所述的斑马鱼微流控芯片采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)通过从模具上复制斑马鱼微流控芯片中的微流体中空通道制备得到。

具体步骤为：

制备模具：利用CNC数控机床在铜板上进行加工；清洗模板，先把已加工好的铜板用无水乙醇浸泡一晚，然后拿镊子夹住酒精棉片轻轻擦拭铜板，去除角落和缝隙的污渍，然后超声清洗20min，并用气枪吹干，完成微流控芯片模板的制备。

将PDMS(预聚物A)和PDMS(交联剂B)按10:1的比例放入同一容器中，充分搅拌均匀后，在室温下脱去真空去除气泡。随后将混合好的PDMS倒在清洗好的铜模板上，再次抽真空完全除尽气泡。放入烘箱80℃，烘烤4-6h。待PDMS完全固化后，取出并冷却至室温，再将其从模具上脱下来，根据入口和出口的位置用打孔器进行打孔。

按照设计的微流控芯片尺寸，采用本领域常规方法制备玻璃微流控底片；用等离子处理PDMS微流控芯片基片和玻璃盖片的结合面后，将二者结合在一起，完成微流控芯片的制备。

本实施例所制备得到的基于凝胶微阀的斑马鱼微流控芯片为背部向上式定向固定斑马鱼的微流控芯片，可用于采集头部信息(观测大脑神经信号)和行为学运动。如图2所示，基于该斑马鱼微流控芯片的自动装载和定向固定图。

实施例2

实施例2中的斑马鱼微流控芯片如图3a所示，实施例2中的斑马鱼微流控芯片与实施例1中的斑马鱼微流控芯片相比，区别在于，进液通道同时连接5个固定腔。

实施例2中的斑马鱼微流控芯片制备方法如实施例1所示。

实施例3

实施例3中的斑马鱼微流控芯片如图3b所示，实施例3中的斑马鱼微流控芯片与实施例1中的斑马鱼微流控芯片相比，区别在于，进液通道同时连接7个固定腔。

实施例3中的斑马鱼微流控芯片制备方法如实施例1所示。

实施例4

实施例4中的斑马鱼微流控芯片如图4所示，所述斑马鱼微流控芯片由多个微型结构单元组成，每一个微型结构单元都依次设置有进液通道、固定腔、限制通道、以及出液通道。所述进液通道设置在所述微流控基片的一端，所述出液通道设置在所述微流控基片的另一端；所述进液通道和出液通道与所述反应通道的连接处均为圆角，所述圆角半径为150μm。进液通道、微阀生成腔、出液通道的宽度均为900μm。进液通道、固定腔前端的高度均为800μm，进液通道可同时连接3、5、7个固定腔，上述固定腔以上述进液通道为圆心，以不同的角度环绕排布，固定腔之间不互通。固定腔高度顺流体流动方向逐渐降低(由800μm降低至250μm)，因此，其在侧视图中呈现为锥形结构，固定腔宽度为900μm。固定腔尾端连接限制通道，限制通道高度顺流体流动方向由250μm降低至150μm，长为4mm，宽度为900μm，以确保只能允许斑马鱼幼苗尾巴通过。上述腔室设计对斑马鱼的侧向固定是至关重要的。限制通道尾端与出液通道连接，所述出液通道高度为150μm。

实施例4中的微流控芯片的制备方法如实施例1所示。

本实施例所制备得到的基于凝胶微阀的斑马鱼微流控芯片为侧面向上式定向固定斑马鱼的微流控芯片，可用于观察心脏、血管的器官的生理情况。侧面向上式的芯片相当于将头部向上式的微流控芯片结构在三维空间中沿着XZ平面旋转90°从而使得斑马鱼幼苗侧面向上的形态。

实施例5一种斑马鱼微流控系统

本实施例中的斑马鱼微流控系统主要包括实施例1～4中任一种微流控芯片、斑马鱼自动装载装置(包括各类输送装置)、药物注射模块、与计算机(分析装置)相连的光学显微镜(观测装置)。其中，微流控芯片是该系统的核心技术，也是斑马鱼自动化操控以及单一视野多样品信息实时采集的至关重要的部分。药物添加通过双通道注射泵控制流速来实现，显微镜配有高清摄像头用于在研究过程中捕捉斑马鱼幼鱼的图像和视频。

在斑马鱼装载之前，首先向进液通道入口注水并充满整个通道。利用流体动力学的原理，使得斑马鱼能够有序进入每一个微型阵列，而对于每一个微型阵列，根据流速场的分布(如图2)，斑马鱼会按照顺序依次进入不同的固定腔室，从而完成了斑马鱼的自动装载和固定。为保持活着的斑马鱼能够稳固地固定在正确的位置来完成后续的脑部信息和行为数据采集，在完成斑马鱼装载后，需持续在入口以10～20mL/h的水流向腔室内施加一个细微的正压，斑马鱼幼苗完成装载后，即可扩展进行实验和研究。

图5分别记录了在单一采集窗口下多样品的高通量斑马鱼幼苗操控(其中，A为眀场图像，B为带有遗传编码钙指示剂的转基因斑马鱼(elavl3:GCaMP5G)在荧光显微镜下(激发光：488nm)的图像)。在普通光学显微镜下，本发明中的斑马鱼微流控系统可实现多样品的神经活动钙离子荧光信号的采集，使用带有遗传编码钙指示剂的转基因斑马鱼(elavl3:GCaMP5G)，通过与光学成像相结合，允许进行实时的全脑神经成像，采集脑部神经信号并对神经元活性变化进行分析。

实施例6斑马鱼微流控芯片的支撑回流挡板效果测试

按照实施例1所述方法制备斑马鱼微流控芯片，其中，以不具有支撑回流挡板结构的斑马鱼微流控芯片作为对照，检测实施例1与对照组的斑马鱼微流控芯片的使用效果。

如图6所示，对实施例1与对照组的斑马鱼微流控芯片进行流体动力学仿真对比，可以发现，实施例1中的斑马鱼微流控芯片中流体的流动方向会受到支撑回流挡板的影响，使微流体在挡板前形成一个回流，使液体能够更充分地充满整个腔室，若没有该支撑回流挡板(如图6b)，在微流控芯片中会产生很多流动缓慢的区域，从而导致可能会有气泡未被水流带走，存积下来。而且根据反复试验验证，在不具有支撑回流挡板结构的斑马鱼微流控芯片中，其活动腔区域内出现很大的气泡的概率较大(如图7)，这种情况不仅影响到斑马鱼尾部的运动及各项信号的采集，还会对斑马鱼造成伤害。

而且，经过验证发现，支撑回流挡板还能够起到支撑作用以防止大面积的中空结构坍塌的作用，这对于斑马鱼微流控芯片的结构稳定性和试验准确性都起到了重要的作用。

实施例7斑马鱼微流控芯片和斑马鱼微流控系统在斑马鱼幼苗多样品实时信息采集中的应用

按照实施例5所描述的方法完成斑马鱼的装载和固定，然后把已装载好鱼的芯片放置在显微镜视野下并连接好废液箱，进液通道入口与双通道注射泵其中一个装好E3(5mMNaCl；0.17mM KCl；0.33mM CaCl₂；0.33mM MgSO₄；0.00001％(w/v)Methylene Blue)的通道相连(用水作为对照组(CTRL))，以10～20mL/h的流速持续向芯片注入E3水，同时利用显微拍照记录明场图像作为对照组数据，然后切换成不同体积比(分别为1％，2％，3％，v/v)的乙醇溶液，随后把芯片置于显微镜下并记录斑马鱼幼苗头部和尾部的运动情况。

本发明中的斑马鱼微流控芯片，使用4倍显微镜头，至少可以同时采集两个样品的数据，从而使效率增加到原来的两倍。

然后通过图像处理软件Image J，选择感兴趣的区域对所采集的所有图片进行后续的处理和分析，结果如图8所示。

由于急性乙醇治疗会对斑马鱼神经发育产生不利影响，而且，将斑马鱼暴露在乙醇溶液当中还会影响组胺能和多巴胺能系统，从而刺激斑马鱼幼体的运动。在用不同浓度的乙醇处理完斑马鱼后，可以针对尾巴、眼睛、嘴巴的行为运动进行分析。发现实验组相对于对照组，斑马鱼眼睛的转动频率会随着乙醇浓度的增加而增大；对于嘴巴的嚅动，在体积比为2％的乙醇溶液中运动频率最大；对于尾巴的摆动，各个不同体积比的乙醇则相对于对照组来说没有表现出显著性差异。

实施例8斑马鱼微流控芯片和斑马鱼微流控系统的同时间、长时间信息采集能力测试采用实施例7的方式装载斑马鱼，并设置同样的实验组和对照组。

把芯片置于显微镜下并记录斑马鱼幼苗头部和尾部的运动情况(每种情况下记录5个样品)；然后通过图像处理软件Image J，选择心脏区域进行后续的处理和分析，结果如图9所示。

由于乙醇在水环境中的高溶解度，使其能够极其容易地通过生物膜进行扩散，并迅速影响到斑马鱼幼苗的组织和器官，特别是心血管和中枢神经系统。当加入一定浓度的乙醇处理后，实验组斑马鱼的心脏跳动相较于对照组来说有所增加，但是随着乙醇浓度(体积比)的增加，斑马鱼心脏跳动的频率逐渐减小。

根据不同浓度的乙醇溶液对斑马鱼心脏跳动的动态影响来看(图10)，前5min持续向芯片内灌注E3水，从第6min开始，加入不同浓度的乙醇溶液，而心脏跳动频率也是从第6min开始迅速增加。对于1％和2％的乙醇溶液，在持续灌注的10min内，心脏跳动频率表现出了不稳定性，但并没有明显的下降趋势，而对于3％的乙醇溶液，心脏跳动频率则是表现出明显的下降趋势。在完成数据采集后，从出液通道把斑马鱼推出并放入E3水中。

而在进行数据采集后的72个小时中，持续记录斑马鱼幼苗在E3水中的状态，发现斑马鱼幼苗依旧保持正常的生理状态，未出现死亡或异常。说明斑马鱼幼苗在本发明的斑马鱼微流控芯片和斑马鱼微流控系统中未受到任何损伤(不合理的结构设置或气泡容易损伤斑马鱼，使其在试验后72小时内出现死亡或形体损伤，使其不再具有可重复利用价值)，本发明的斑马鱼微流控芯片和斑马鱼微流控系统能保证实验斑马鱼100％的存活率。

对比例1现有技术与本发明中的斑马鱼微流控芯片系统的斑马鱼样品观测能力对比

参与对比的现有的斑马鱼固定技术包括：

1.直接对斑马鱼进行麻醉(Tricain麻醉)；

2.采用琼脂糖凝胶或其他凝胶对斑马鱼进行固定(手动琼脂糖包埋)；

3.ZEBRA技术；

4.VAST技术；

5.Fish-trap技术；

6.专利号为202010546028.0的同一发明人专利(以下简称上一专利)。

对比项目为自动化程度、是否需要麻醉、通量程度以及样品观测量。

结果如下表所示。

表1现有技术与本发明中的斑马鱼微流控芯片系统的斑马鱼样品观测能力对比

Tricain麻醉

琼脂糖/水凝胶包埋

ZEBRA

VAST

Fish-trap

上一专利

本发明

自动化程度

手动

手动

手动

自动

自动

自动

自动

是否需要麻醉

是

是

否

是

否

否

否

通量程度

低

低

低

低

高

高

高

样品观测量

多

多

单一

单一

单一

单一

多

如上表所示，现有的采集斑马鱼各项生理信息数据的技术通常分为麻醉和非麻醉两种：在麻醉情况下可起到迅速固定斑马鱼的作用，虽然在该情况下能够在一个镜头下同时采集多条斑马鱼的数据，但在不影响斑马鱼正常身体健康的情况下麻醉时效是非常有限的，而且也很难避开手动操作，具有极大的不稳定性和失败率。此外，在麻醉后采用琼脂糖凝胶或其他凝胶对斑马鱼进行固定虽然也很常见，但是这类技术通常需要还人为地进行包埋处理，且难以达到定向固定的效果，而且很难在通量上取得进一步扩展。而在非麻醉情况下通常会结合微流控技术实现斑马鱼的定向固定(如上一专利)，但现有的微流控芯片却很难实现在单一窗口下完成多条斑马鱼信息的采集，而本发明相对于上一发明来说，并非只是将上一发明所涉及到的微流控芯片简单的拼接而成，而是为更好的实现多样品信息采集增加了支撑结构，以达到可将多样品同时呈现的效果，这是现有技术中任何微流控芯片无法达到的。总而言之，本发明具有在无麻醉、自动化定向固定斑马鱼的前提下实现单一显微镜视野下同时捕获多条斑马鱼生理信息的优势，高通量、高含量的斑马鱼幼苗筛选系统极大的减少了时间的花费，为进一步推动大规模的药物筛选、快速检测、各项生理信息采集做出了贡献。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种斑马鱼微流控芯片，其特征在于，所述斑马鱼微流控芯片具有若干个微型结构单元；

所述微型结构单元依次设置有进液通道、固定腔、限制通道以及出液通道；

所述限制通道的高度小于所述固定腔的高度和/或所述限制通道的宽度小于所述固定腔的宽度；

所述进液通道同时连接2个或以上固定腔，所述固定腔以所述进液通道为圆心，以不同的角度环绕展开；

所述微型结构单元在所述限制通道和所述出液通道之间还设置有活动腔，所述活动腔内设置有垂直于流体流动方向的支撑回流挡板。

2.根据权利要求1所述的斑马鱼微流控芯片，其特征在于，所述活动腔为半径为2.5～3.0mm的扇形腔室。

3.根据权利要求1或2所述的斑马鱼微流控芯片，其特征在于，所述活动腔之间互相连通。

4.根据权利要求1所述的斑马鱼微流控芯片，其特征在于，所述支撑回流挡板的厚度为300～500μm。

5.根据权利要求1所述的斑马鱼微流控芯片，其特征在于，所述进液通道、所述固定腔、所述出液通道的高度为500～1000μm，宽度为800～1500μm。

6.一种斑马鱼微流控系统，其特征在于，所述斑马鱼微流控系统包括装载装置、权利要求1至5任一项所述的斑马鱼微流控芯片、观测装置、分析装置；

所述斑马鱼微流控芯片在所述观测装置观测或成像出的单一视野内可装载若干斑马鱼样品。

7.根据权利要求6所述的斑马鱼微流控系统，其特征在于，所述斑马鱼样品包括斑马鱼幼苗和斑马鱼鱼卵。

Images