用于细胞固着培养的装置及固着培养方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于细胞固着培养的装置，包括微流控芯片及微液滴固着部件；所述微流控芯片设有溶液注入通道和液滴输送通道；所述溶液注入通道与所述液滴输送通道相连通；所述溶液注入通道一端开设有溶液注入口，另一端与所述液滴输送通道相连通；所述液滴输送通道一端开设有油相载液输入口，另一端开设有液滴排出口；所述微液滴固着部件设置在所述液滴输送通道底面或顶面。本发明专利技术适于悬浮培养、贴壁细胞培养以及微生物膜的培养，并且容易观察和量化，还可以通入培养液或生化试剂实现细胞的长时间培养、测试和动态观察。

Device for fixing cells and fixing culture method

The invention relates to a device for fixing the cell culture, including microfluidic chip and micro droplet fixing parts; the microfluidic chip is provided with a solution injection channel and droplet transfer channel; the solution was injected into the channel and the droplet transfer channel is communicated; the solution into the channel is opened at one end of solution into the mouth and the other end is connected with the liquid conveying passage is communicated; the droplet transfer channel is opened at one end of the oil phase liquid input port, the other end is provided with liquid outlet; the micro droplet fixing part is provided transportation channel bottom or on the top surface of the droplet. The invention is suitable for the cultivation of suspension culture and adherent cell culture and microbial membrane, and easy to observe and quantify, can also pass into the training of long time liquid or biochemical reagents for cell culture and realize the test and dynamic observation.

【技术实现步骤摘要】
用于细胞固着培养的装置及固着培养方法
本专利技术涉及微培养和微流控
，具体来说，涉及一种用于细胞固着培养的微流控装置及固着培养方法。
技术介绍
微流控(Microfluidics)是一种在微米尺度空间对流体进行操控的科学技术(林炳承，微纳流控芯片实验室，科学出版社，2013)。液滴微流控(Dropletmicrofluidics)。微流控芯片可以将生物、化学等实验的基本功能微缩到平方厘米大小的芯片上，实现集成化、高通量、自动化、便携化的定量溶液实验。液滴微流控(Dropletmicrofluidics)是微流控在最近几年得到快速发展的重要分支(TehSY,etal.Dropletmicrofluidics.LabonaChip2008,8(2):198-220)，通过在微通道或微结构中对不互溶流体界面的主动或被动分割，能够大批量生成大小均一的飞升至纳升体积的液滴。以液滴作为培养和反应的容器，通过控制融合、分割、反应和分选等操作，可实现高通量的单分子、单细胞定量反应和分析。基于液滴微流控，可进行大批量单细胞的培养、单细胞酶活性分析、单细胞裂解和基因组扩增、单细胞转录组扩增等，具有广阔的前景。微液滴在微流控芯片通道内生成后，需要特定的步骤和装置转移到储存容器中，这使得单个液滴的定位、提取和分析等操作较为不便，对单个液滴中承载的单细胞或分子等的测量也比较困难。另外，液滴在芯片上与通道壁是不接触的，这使得现有的液滴微流控技术不适于贴壁细胞的培养和分析，包括很多动物细胞以及微生物被膜的生长，都需要贴壁的条件才能实现正常的生长和发育分化。最近研究者报道了一种在通道侧壁制作的带有微排液出口的微坑阵列培养装置，可将细胞悬液引入微坑并用油相封闭，进行贴壁培养(Shemesh,J.,etal.,Stationarynanoliterdropletarraywithasubstrateofchoiceforsingleadherent/nonadherentcellincubationandanalysis.Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,2014.111(31):p.11293-8)。然而，该芯片中，细胞在微坑的所有表面固着生长，难以对微坑内的所有细胞进行同步观察，且对于贴壁细胞的回收较为困难。如何结合液滴微流控的优势，实现限定表面的贴壁细胞的生长，以及生长细胞的回收，仍然是目前的一个难题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于液滴固着培养的装置及固着培养方法，利用微液滴固着部件的亲水性区域固着微液滴，限制细胞的生长区域，实现贴壁和非贴壁生长细胞的培养，并利用液滴输送通道生成部件向固着的微液滴输送培养基，并实现细胞释放物质的回收。该技术对于贴壁生长的细胞可以进行长时间培养，对于非贴壁细胞，可以进行高通量的阵列分隔培养和回收。本专利技术的另一个方面，提供一种用于细胞固着培养的装置，包括微流控芯片及微液滴固着部件；所述微流控芯片设有溶液注入通道和液滴输送通道；所述溶液注入通道与所述液滴输送通道相连通；所述溶液注入通道一端开设有溶液注入口，另一端与所述液滴输送通道相连通；所述液滴输送通道一端开设油相载液输入口，另一端开设有液滴排出口；所述微液滴固着部件设置在所述液滴输送通道底面或顶面。以上所述的装置，所述溶液注入通道和所述液滴输送通道表面疏水，所述微液滴固着部件表面亲水。以上所述的装置，所述液滴输送通道内包含单个或多个微液滴固着部件。以上所述的装置，所述微流控芯片设有1个或多个溶液注入通道，所述1个或多个溶液注入通道都与所述液滴输送通道相连通。以上所述的装置，所述液滴输送通道的宽度为20μm–10mm，高度为10μm–5mm，长度为500μm–5000mm；优选的，所述液滴输送通道的宽度为100μm-1mm，高度为50μm-500μm，长度为5mm–50mm。以上所述的装置，所述微液滴固着部件在所述液滴输送通道宽度方向上的尺寸小于或等于所述液滴输送通道的宽度，所述微液滴固着部件在所述液滴输送通道宽度方向上的尺寸优选在5μm–5mm之间，更优选在25μm–500μm之间。以上所述的装置，微液滴固着部件分布区域的长度小于或等于液滴输送通道的长度，优选在5μm到50mm之间，更优选在25μm–5mm之间。本专利技术的另一个方面，提供一种利用以上任一所述的装置固着培养细胞的方法，包括如下步骤：a)从所述溶液注入口注入细胞悬液，从所述油相载液输入口注入油相载液，在所述液滴输送通道内形成流动的油水间隔液流；b)油水间隔液流内的细胞悬液液滴在流经所述微液滴固着部件时，与所述微液滴固着部件表面发生融合，使部分包含细胞的微液滴吸附在所述微液滴固着部件上；c)培养悬浮细胞时，停止溶液注入，用油相载液冲走通道内的液滴，静置培养；培养贴壁生长的细胞时，从所述溶液注入口注入细胞培养液，从所述油相载液输入口注入油相载液，在液滴输送通道内形成流动的油水间隔液流，进行不间断营养供给培养；d)固着液滴的培养及观察：培养吸附在所述微液滴固着部件上的细胞并观察、记录；e)收集细胞：通过所述液滴排出口排出所述微液滴固着部件(2)上吸附的微液滴及其中的游动和脱落细胞并收集；或通入细胞洗脱液，将固着的细胞洗脱并收集。以上所述的固着培养细胞的方法，步骤c)中还包括通过所述溶液输入口注入其他试剂溶液，所述其他试剂溶液包括细胞刺激和诱导试剂、细胞裂解液、细胞染色试剂、与固着细胞有相互作用的细胞、病毒以及质粒悬液。在上述技术方案中，所述细胞包括细菌、藻类、真菌、多细胞微生物、动物以及高等植物细胞。本专利技术提供的用于细胞固着培养的装置包括微流控芯片及微液滴固着部件，细胞悬液通过微流控芯片能够产生稳定的包裹细胞的液滴，并通过注入连续的油相液体载流，将包裹细胞的液滴输送到微液滴固着部件，形成含细胞的附着液滴，液滴在后续培养时，还可以通过溶液注入通道注入营养物质溶液或测试溶液，通过液滴融合的形式给微液滴中的细胞供给营养或进行测试，实现细胞培养以及后续分析等操作。本专利技术的优势在于细胞在微液滴固着部件的一个表面生长，适于对贴壁细胞的培养，并且容易观察和量化，还可以通过脉冲式供给营养保持稳定流动，促进细胞生长；细胞生长的空间、时间等可以通过载流油相液体流动速度的变化进行精确调节；提高通量后可以应用于单细胞细菌、真菌、动物细胞等的大批量筛选、获取和分析。本专利技术除了进行限定区域的细胞固着培养外，还可以通过采用多个溶液入口分别引入不同组分的液滴，对培养的细胞进行周期性的刺激，便于实验操作。本专利技术还可以通过增加微液滴固着部件的数量来实现阵列化的单细胞液滴培养。附图说明图1为本专利技术实施例1的用于细胞固着培养的装置的平面图；图2为本专利技术实施例1的用于细胞固着培养的装置的立体结构示意图；图3为本专利技术图1的用于细胞固着培养的装置A-A方向剖视图；图4为本专利技术图1的用于细胞固着培养的装置B-B方向剖视图；图5为利用本专利技术实施例1的用于细胞固着培养的装置的一种变形进行细胞悬液接种和微液滴固着培养流程示意图；图6为利用本专利技术实施例1的用于细胞固着培养的装置的另一种变形进行细胞悬液接种和微液滴固着培养流程示意图；图7为本专利技术实施例1的用于细胞固着培养的装置使用方法的流程图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于细胞固着培养的装置，其特征在于，包括微流控芯片(1)及微液滴固着部件(2)；所述微流控芯片(1)设有溶液注入通道(11)和液滴输送通道(12)；所述溶液注入通道(11)与所述液滴输送通道(12)相连通；所述溶液注入通道(11)一端开设有溶液注入口(111)，另一端与所述液滴输送通道(12)相连通；所述液滴输送通道(12)一端开设油相载液输入口(121)，另一端开设有液滴排出口(122)；所述微液滴固着部件(2)设置在所述液滴输送通道(12)底面或顶面。

【技术特征摘要】
1.一种用于细胞固着培养的装置，其特征在于，包括微流控芯片(1)及微液滴固着部件(2)；所述微流控芯片(1)设有溶液注入通道(11)和液滴输送通道(12)；所述溶液注入通道(11)与所述液滴输送通道(12)相连通；所述溶液注入通道(11)一端开设有溶液注入口(111)，另一端与所述液滴输送通道(12)相连通；所述液滴输送通道(12)一端开设油相载液输入口(121)，另一端开设有液滴排出口(122)；所述微液滴固着部件(2)设置在所述液滴输送通道(12)底面或顶面。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述溶液注入通道(11)和所述液滴输送通道(12)表面疏水，所述微液滴固着部件(2)表面亲水。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述液滴输送通道(12)内包含单个或多个微液滴固着部件(2)。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微流控芯片(1)设有1个或多个溶液注入通道(11)，所述1个或多个溶液注入通道(11)都与所述液滴输送通道(12)相连通。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述液滴输送通道(12)的宽度为20μm–10mm，高度为10μm–5mm，长度为500μm–5000mm；优选的，所述液滴输送通道(12)的宽度为100μm-1mm，高度为50μm–500μm，长度为5mm–50mm。6.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述微液滴固着部件(2)在所述液滴输送通道(12)宽度方向上的尺寸小于或等于所述液滴输送通道(12)的宽度，所述微液滴固着部件(2)在所述液滴输送通道(12)宽度方向上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜文斌，靳増军，
申请(专利权)人：中国科学院微生物研究所，中国大洋矿产资源研究开发协会，
类型：发明
国别省市：北京,11