一种去除细胞低温保护剂的微装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种去除细胞低温保护剂的微装置，其包括：带有第一通道的上层芯片，所述第一通道位于上层芯片的下表面；带有第二通道的下层芯片，所述第二通道位于下层芯片的上表面；设置在所述上层芯片和下层芯片之间的多孔膜。首先，在所述第一通道中低、高渗盐溶液通过混合器和级联网络通道逐级形成变化浓度的稀释液，之后，通过稀释点与第二通道细胞悬浮液汇合，并逐级地进行稀释‑过滤，最终，实现连续、安全、和高效地去除低温保护剂的目的。采用这种微装置能够更有效地去除低温保护剂，减少细胞的机械损伤和渗透压损伤，提高清除率和细胞的存活率，该微装置还可用于清除细胞毒素或分离血浆。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医疗器械
，尤其涉及一种去除细胞悬浮液中低温保护剂、清除细胞毒素或分离血浆的装置及其使用方法。
技术介绍
利用低温冷冻保存细胞是一种常见的方法，尤其对保存珍贵的细胞具有重大的意义。为减少冷冻过程中对细胞造成的低温损伤，常需要在保存的细胞悬浮液中加入一定浓度的低温保护剂。但低温保护剂的负效应(渗透压损伤和细胞毒性)，会对临床治疗以及基础研究的结果造成影响。因此，去除复温后细胞悬浮液中的低温保护剂非常重要。现有的去除低温保护剂的方法(比如传统的一步或多步离心法、透析法和分离-过滤法)主要用于大体积样品的清除，但是不适合处理少量样品。近年来，微流控技术已经被广泛地应用于处理小体积的生物样品，而且已有研究者利用此技术研究低温保护剂的添加过程，但是清除过程仍需进一步探索。相比于添加低温保护剂的过程，清除过程更加容易导致细胞的损伤由于膜内外渗透压的变化。为了减少低温保护剂的清除过程中细胞损伤，基于扩散原理和膜透析法的微装置已经被建立，但是这些装置的清除效率不高，且细胞回收较低。除此之外，基于“稀释-分离”方法的宏观循环系统也已被用于研究去除的过程，此方法利用过滤作用理论上可以实现高效地去除低温保护剂，这种闭合的系统可减少去除过程中细胞污染，但是细胞会受到连续的疲劳损伤，进而造成细胞损失过大。同时，此宏观系统适合大体积细胞悬浮液中低温保护剂的去除，并不能用于临床和基础研究中的小体积样本(干细胞悬液、精子/卵子细胞悬液等)，便利性较差，需要向微型化方向发展。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于稀释-过滤法连续性去除细胞悬浮液中低温保护剂的微装置及方法，本专利技术提供的微装置能够安全高效地去除低温保护剂，减少细胞的机械损伤和渗透压损伤，提高清除率和细胞的存活率，该装置还可以用于清除细胞毒素或分离血浆。本专利技术提供了一种去除细胞低温保护剂的微装置，所述微装置包括：带有第一通道的上层芯片，所述第一通道的深度小于上层芯片的厚度，所述第一通道位于上层芯片的下表面；所述上层芯片包括一个稀释液产生区、一个过滤液收集区和四个过滤单元，其中所述稀释液产生区设置有四个混合器和四个稀释点；带有第二通道的下层芯片，所述第二通道的深度小于下层芯片的厚度，所述第二通道位于下层芯片的上表面；所述下层芯片包括一个稀释-过滤执行区和四个稀释点，其中所述稀释-过滤执行区设置有四个混合器和四个过滤单元；所述上层芯片和下层芯片从上到下依次排列；设置在所述上、下层芯片过滤单元间的多孔膜一面覆盖所述上层芯片的过滤单元，另一面覆盖所述下层芯片的过滤单元；所述上层芯片的入口和出口与下层芯片的入口和出口相互之间独立。优选的，所述上层芯片和下层芯片的材质独立地选自有机玻璃或者聚二甲基硅氧烷。优选的，所述上层芯片和下层芯片的面积独立地在145平方厘米～300平方厘米的范围内。优选的，所述上层芯片和下层芯片的厚度独立地在5毫米～10毫米的范围内。优选的，所述第一通道和第二通道的设计方式独立地选自级联式网络。所述上、下层芯片混合点与所述第一通道和第二通道的方向垂直。优选的，所述第一通道和第二通道的形状独立地为矩形凹槽，所述凹槽的深度可变，宽度可变，装置尺寸可变。优选的，所述第一通道和第二通道上的所述混合器独立地为改进的特斯拉混合器。优选的，所述过滤单元的形状独立地选自中心有四个微型柱的矩形凹槽，所述微型柱支撑多孔膜，所述凹槽的宽度大于凹槽的深度，微型柱的深度与凹槽的深度相同。优选的，所述多孔膜选自聚偏氟乙烯的微孔过滤膜。优选的，所述去除过程是有限的级数。本专利技术提供的用于分离的微装置可以用于去除细胞低温保护剂、清除细胞毒素或分离血浆。以去除低温保护剂为例，在本专利技术提供地利用稀释-过滤去除低温保护剂的方法中，所述上层芯片的稀释液产生区中形成变化浓度的稀释溶液，与所述下层芯片的细胞悬浮液在所述下层芯片的混合器中实现物质跨膜传输，进而使细胞内的低温保护剂扩散到细胞外，之后通过覆盖在所述过滤执行单元的多孔膜的过滤作用实现高效地去除低温保护剂的目的。在多级去除低温保护剂的过程中，稀释液和细胞悬浮液之间的渗透压逐级变化，有效地降低了细胞的机械损伤和渗透压损伤，提高了细胞的回收率。此外，使这种去除细胞悬浮液中低温保护剂工作平台还具有清除细胞毒素、细胞稀释和浓缩等多种功能，具有较好的便利性。附图说明为了更清楚详细地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中提供的微装置的结构示意图，其中A为上板，B为下板，C为多孔膜，即过滤膜；1为第一通道低渗稀释溶液的入口，2为第一通道高渗稀释溶液的入口，3为位于第一通道细胞悬浮液的入口，4为第一通道细胞悬浮液的出口，5为第一通道过滤液的出口，6为第二通道细胞悬浮液的入口(与3重合)，7为细胞悬浮液的出口(与4重合)；图2为本专利技术实施例中提供的微装置中上层芯片的结构示意图；图3为本专利技术实施例中提供的微装置中下层芯片的结构示意图。图4为本专利技术实施例中提供的微装置中过滤单元的结构示意图，其中D是过滤单元的放大图，E是其主视剖面图并且F是其左视剖面图。图5为本专利技术实施例中提供的微装置中上层芯片各区的结构示意图，其中G是上板稀释液产生区的示意图(包括a是混合器，b是稀释点)，c是过滤单元，H是上板过滤液收集区。图6为本专利技术实施例中提供的微装置中下层芯片各区的结构示意图，其中d是下板的混合器，b是下板稀释点，c是下板的过滤单元，分别与所述上板的b和c完全重合。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，以去除细胞低温保护剂为例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种去除细胞低温保护剂的微装置，包括：带有第一通道的上层芯片，所述第一通道的深度小于上层芯片的厚度，所述第一通道位于上层芯片的下表面；带有第二通道的下层芯片，所述第二通道的深度小于下层芯片的厚度，所述第二通道位于下层芯片的上表面；所述上层芯片和下层芯片从上到下依次排列；设置在所述上、下层芯片的过滤单元间的多孔膜一面覆盖所述上层芯片的过滤单元，另一面覆盖所述下层芯片的过滤单元；所述上层芯片的入口和出口与下层芯片的入口和出口相互之间独立。本专利技术提供的微装置包括带有第一通道的上层芯片，所述第一通道的深度小于上层芯片的厚度，所述第一通道位于上层芯片的下表面。如图1、图2和图3所示，图1为本专利技术实施例中提供的工作平台的结构示意图，图2为本专利技术实施例中提供的工作平台中上层芯片的结构示意图，图3为本专利技术实施例中提供的工作平台中下层芯片的结构示意图。本专利技术对所述上层芯片的形状没有特殊的限制，满足实际操作条件即可。在本专利技术的实施例中，所述上层芯片的形状可以为方形或圆形；所述上层芯片的面积可以为145平方厘米～300平方厘米；所述上层芯片的厚度可以为5毫米～10毫米。本专利技术采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种去除细胞低温保护剂的微装置，所述微装置包括：带有第一通道的上层芯片，所述第一通道的深度小于上层芯片的厚度，所述第一通道位于上层芯片的下表面，所述上层芯片包括一个稀释液产生区、一个过滤液收集区和四个过滤单元，其中所述稀释液产生区设置有四个混合器和四个稀释点；带有第二通道的下层芯片，所述第二通道的深度小于下层芯片的厚度，所述第二通道位于下层芯片的上表面，所述下层芯片包括一个稀释‑过滤执行区和四个稀释点，其中所述稀释‑过滤执行区设置有四个混合器和四个过滤单元；所述上层芯片和下层芯片从上到下依次排列；设置在所述上、下层芯片过滤单元间的多孔膜一面覆盖所述上层芯片的过滤单元，另一面覆盖所述下层芯片的过滤单元；设置在所述上层芯片的稀释点和所述下层芯片的稀释点能够完全重合，使所述第一通道的稀释溶液可以通过稀释点进入所述下层芯片的第二通道；所述上层芯片的入口和出口与下层芯片的入口和出口相互之间独立。

【技术特征摘要】
1.一种去除细胞低温保护剂的微装置，所述微装置包括：带有第一通道的上层芯片，所述第一通道的深度小于上层芯片的厚度，所述第一通道位于上层芯片的下表面，所述上层芯片包括一个稀释液产生区、一个过滤液收集区和四个过滤单元，其中所述稀释液产生区设置有四个混合器和四个稀释点；带有第二通道的下层芯片，所述第二通道的深度小于下层芯片的厚度，所述第二通道位于下层芯片的上表面，所述下层芯片包括一个稀释-过滤执行区和四个稀释点，其中所述稀释-过滤执行区设置有四个混合器和四个过滤单元；所述上层芯片和下层芯片从上到下依次排列；设置在所述上、下层芯片过滤单元间的多孔膜一面覆盖所述上层芯片的过滤单元，另一面覆盖所述下层芯片的过滤单元；设置在所述上层芯片的稀释点和所述下层芯片的稀释点能够完全重合，使所述第一通道的稀释溶液可以通过稀释点进入所述下层芯片的第二通道；所述上层芯片的入口和出口与下层芯片的入口和出口相互之间独立。2.根据权利要求1所述的微装置，其特征在于，所述上层芯片和下层芯片的材质各自独立地选自有机玻璃或聚二甲基硅氧烷。3.根据权利要求1所述的微装置，其特征在于，所述上层芯片和下层芯片的面积各自独立地在145平...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁卫平，康玉峰，邹丽丽，刘婧，李成盼，承韶晖，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34