一种三维结构的细胞捕获与释放芯片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种三维结构的细胞捕获及释放芯片，包括上部盖片和下部基片，上层盖片的背面刻蚀有微流沟道，盖片的微流沟道两端分别设置入口和出口，基片上有一层壳聚糖薄膜，盖片和基片通过粘合剂粘合，利用这种结构可以捕获和释放细胞/颗粒，将待测液通过微流控芯片的三维结构通道，通过这种三维结构的高度特性进行捕获特定大小的细胞/颗粒，在捕获完成后通过特定的方法增大三维芯片内部沟道的高度，最终将细胞/颗粒释放。这种细胞的捕获与释放的操作方法方便，响应迅速，对细胞无损害，适用于微米尺度的细胞和颗粒的捕获和释放。本发明专利技术的制备方法工艺简单，制备出来的三维结构芯片具有微型化的特点，可广泛的用于分析领域。

【技术实现步骤摘要】
一种三维结构的细胞捕获与释放芯片及其制备方法
本专利技术涉及微流控芯片的制备方法，具体的是一种三维结构的细胞捕获与释放芯片，及采用该芯片来捕获和释放细胞的方法，适用于微米尺度的细胞和颗粒的捕获和释放。
技术介绍
微流芯片是微分析系统的核心，微流芯片的专利技术及应用给化学、食品、环境、医学等科学领域提供了很大的便利，促使了一些分析的微型化、集成化、自动化及便捷化。大大的节省了一些化学反应对贵重化学试剂的消耗,也大大的提高了分析效率、降低了费用。通常捕获细胞的微流芯片主要是运用机械分离法、电诱导分离法和磁操控分离法。目前运用机械分离法制作的微流芯片，捕获效率达97%，但是也具有本身的一些缺点，其缺点可以概括为制作工艺复杂，孔道容易堵塞，不能满足大批量的检测需求。目前制备的微流芯片主要采用光刻和化学刻蚀。主要使用的材料有石英、玻璃和高聚物等，使用高聚物制作的微流芯片多采用光刻制备的方法，刻蚀出来的微流芯片沟道形状规则，且光刻的工艺复杂成本高，不宜推广应用。在玻璃及石英等硅基介质制作出来的微流芯片主要采用化学刻蚀的方法来制备，其制作出来的微流芯片稳定性好，使用寿命长。但是传统的化学刻蚀的方法刻蚀出来的微流芯片的沟道都很规则，无法刻蚀出具有特殊形状的微流沟道的微流芯片。传统的刻蚀方法不能够刻蚀出特殊形状沟道的微流芯片。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种三维结构的细胞捕获及释放芯片及其制备方法，其特点包括加工简单，不堵塞，效率高，适合大批量生产与检测芯片，具有良好的化学稳定性。另一个目的在于提供一种基于三维结构的芯片进行捕获及释放细胞的方法，捕获效率高，释放出的细胞完整度好。为了实现上述目的，本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种三维结构的细胞捕获及释放芯片，包括上部盖片和下部基片，上层盖片的背面刻蚀有微流沟道，盖片的微流沟道两端分别设置入口和出口，基片上有一层壳聚糖薄膜，盖片和基片通过粘合剂粘合。上述三维结构的细胞捕获及释放芯片制备方法，其步骤如下：（1）芯片的制备：（a）基底的选择及清洗：选取盖片和基片的材料可以是硅片、石英或玻璃等硬质材料且至少有一个材料是透明的，将选择好的盖片和基片进行清洗，去除表面的油污等杂质；（b）刻蚀掩膜处理：对清洗好的盖片和基片在50℃~100℃的烘箱中进行烘干处理，烘干处理之后在盖片的上下表面粘附耐化学腐蚀性的掩膜，通过激光切割，把即将要刻蚀的区域部分切出来，除去切割出来的防腐蚀掩膜，得到要刻蚀的区域；掩膜处理的目的在于裸露出需要进行刻蚀的基片的一部分，把不需要进行刻蚀的基片的其他部分保护起来。（c）湿法刻蚀：将处理好的盖片，通过夹具按照0.01mm/min-1mm/min的速率垂直缓慢的放入到刻蚀液中进行刻蚀，因为进入刻蚀液有先后顺序,所以导致刻蚀的时间不相同，导致了刻蚀的深度不同，从而盖片上刻蚀出的微流沟道为锲形的三维结构；（d）打孔：去除掉盖片表面的刻蚀掩膜，使整个盖片完整的裸露出来，盖片进行清洗处理之后对盖片进行打孔，在盖片的至少两个不同等高面的区域打孔，两个孔分别为入口孔和出口孔；（e）壳聚糖薄膜的制备：使用脱乙酰度60%-95%的壳聚糖，使0.3g-2.0g壳聚糖融入体积为10ml的0.1mol/L醋酸溶液中，经过1.5-2.5h的搅拌形成壳聚糖胶体；使用移液枪吸取1ml-5ml壳聚糖凝胶溶液滴至基片上，将基片放置在匀胶机上，转速依次为800r/min和1500r/min，各转15s，均匀铺设后静置，直至胶体成膜；（f）盖片与基片的组合：基片和盖片贴合后，在它们的边沿涂上PDMS(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷胶)，等待10-20min后放入马弗炉进行加热，加热温度范围为200-450℃，便得到了基于三维结构的细胞捕获及释放芯片。一种基于三维结构的芯片进行捕获及释放细胞的方法，其步骤如下：（1）细胞的捕获：（a）将待检测含有细胞的液体样本通过注射泵以0.01ul/min-1ul/min的速率从入口孔注入到键合完全的芯片中；（b）继续在入口注入磷酸盐缓冲溶液（即PBS溶液），以50-100ul/min的速度注入进行清洗；（c）在入口注入示踪物质（如：染细胞核的荧光染料如DAPI或者Hoechst染料）或加入免疫试剂，对目标细胞进行识别；（d）再次在入口注入磷酸盐缓冲溶液进行清洗，将芯片放置在显微镜下观察捕获的目标细胞；（2）细胞的释放：（a）芯片捕获到特定捕获大小的细胞卡在相应的位置，其他的细胞由出口流出芯片；（b）在芯片入口注入体积分数为3%-5%的醋酸溶液，通入速度为50ul/min-80ul/min；（c）继续在入口注入磷酸盐缓冲溶液（即PBS溶液），以50-100ul/min的速度注入进行清洗，芯片中壳聚糖薄膜被溶解掉，芯片内部高度变大，被捕获住的细胞有芯片的出口处被冲出来。由于采用了以上技术方案，本专利技术改变了以往只针对不同细胞尺寸制作不同芯片的情况且该情况经常发生阻塞。本专利技术的制备方法，加工工艺简单，制备出来捕获和释放细胞/颗粒的芯片具有微型化结构的特点，捕获时间短且效率高，可广泛的用于分析领域。附图说明图1.芯片的俯视图。图2.芯片的剖视图。图3.芯片捕获细胞后的剖视图。图4.芯片捕获细胞后的俯视图。图5.芯片细胞释放剖视图。图6.芯片细胞释放俯视图。其中：1-盖片，2-基底，3-入口，4-微流沟道，5-出口，6-壳聚糖薄膜，7-ctc循环肿瘤细胞。具体实施方式下面结合实施实例对本专利技术进行进一步说明。实施例1：如图1-2所示，一种三维结构的细胞捕获及释放芯片，包括上部盖片1和下部基片2，上层盖片1的背面刻蚀有微流沟道4，盖片1的微流沟道4两端分别设置入口3和出口4，基片2上有一层壳聚糖薄膜6，盖片1和基片2通过粘合剂粘合。上述三维结构的细胞捕获及释放芯片的制备方法，步骤如下：（a）选取盖片和基片的材料玻璃或者硅片或者石英，将选择好的盖片和基片进行清洗，去除表面的油污等杂质；（b）对清洗好的盖片和基片在50℃~100℃的烘箱中进行烘干处理，烘干处理之后在盖片的上下表面粘附耐化学腐蚀性的掩膜，通过激光切割，把即将要刻蚀的区域部分切出来，除去切割出来的防腐蚀掩膜，得到要刻蚀的区域；（c）将处理好的盖片，通过夹具按照或0.5mm/min的速率垂直缓慢的放入到刻蚀液中进行刻蚀，从盖片进入刻蚀液到刻蚀完成，总共耗时为1小时，因为进入刻蚀液有先后顺序,所以导致刻蚀的时间不相同，导致了刻蚀的深度不同，从而盖片上刻蚀出的微流沟道为锲形的三维结构；所述的刻蚀液为典型的缓冲氧化硅蚀刻液，其中含氟化铵，(BOE:BufferOxideEtcher)与去离子水按1：10的质量比例勾兑而成。（d）去除掉盖片表面的刻蚀掩膜，使整个盖片和基片完整的裸露出来，对盖片和基片进行清洗处理之后，对盖片进行打孔，在盖片的至少两个不同等高面的区域打孔，直径为0.6mm，两个孔分别为入口孔和出口孔；（e）使用脱乙酰度60%-95%的壳聚糖，使0.3g壳聚糖融入体积为10ml的0.1mol/L醋酸溶液中，经过2h的搅拌形成壳聚糖胶体；使用移液枪吸取1ml-5ml壳聚糖凝胶溶液滴至下片上，将下片放置在匀胶机上，转速依次为800r/min和15本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维结构的细胞捕获及释放芯片，包括上部盖片（1）和下部基片（2），其特征在于：上层盖片（1）的背面刻蚀有微流沟道（4），盖片（1）的微流沟道（4）两端分别设置入口（3）和出口（4），基片（2）上有一层壳聚糖薄膜（6），盖片（1）和基片（2）通过粘合剂粘合。

【技术特征摘要】
1.一种三维结构的细胞捕获及释放芯片的制备方法，其步骤如下：（a）基底的选择及清洗：选取盖片和基片的材料为硅片、石英或玻璃，将选择好的盖片和基片进行清洗，去除表面的油污等杂质；（b）刻蚀掩膜处理：对清洗好的盖片和基片在50℃~100℃的烘箱中进行烘干处理，烘干处理之后在盖片的上下表面粘附耐化学腐蚀性的掩膜，通过激光切割，把即将要刻蚀的区域部分切出来，除去切割出来的防腐蚀掩膜，得到要刻蚀的区域；（c）湿法刻蚀：将掩膜处理好的盖片，通过夹具按照0.01mm/min-1mm/min的速率垂直缓慢的放入到刻蚀液中进行刻蚀，盖片上刻蚀出的微流沟道为锲形的三维结构；（d）打孔：去除掉盖片表面的刻蚀掩膜，使整个盖片完整的裸露出来，盖片进行清洗处理之后对盖片进行打孔，在盖片的至少两个不同等高面的区域打孔，两个孔分别为入口孔和出口孔；（e）壳聚糖薄膜的制备：使用脱乙酰度60%-95%的壳聚糖，使0.3g-2.0g壳聚糖融入体积为10ml的0.1mol/L醋酸溶液中，经过1.5h-2.5h的搅拌形成壳聚糖胶体；使用移液枪吸取1ml-5ml壳聚糖凝胶溶液滴至基片上，将基片放置在匀胶机上，转速依次为800r/min和1500r/min，各转15s，均匀铺设后静置，直至胶体成膜；（f）盖片与基片的组合：基片和盖片贴合后，在它们的边沿涂上PDMS，等待10-20m...

【专利技术属性】
技术研发人员：张南刚，周琼伟，刘侃，刘松林，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42