本发明专利技术属于生物技术领域，涉及一种多力场耦合的细胞组织培养芯片，具体涉及一种用于机械力学、流体力学以及静液压力多力场耦合的细胞组织培养芯片，所述芯片由相互键合的上下层聚二甲基硅氧烷PDMS芯片、进液口、出液口、三孔芯片夹具以及平行气动手指气缸构成，上、下层PDMS芯片为同等大小的长方体，并通过等离子体键合方式相互贴合。所述芯片中，气缸与气压控制系统相连，芯片与液压控制系统相连，通过控制系统操作电磁阀的开关和电压施加时间驱动芯片的拉抻运动及芯片内部加压。本发明专利技术操作简便、可实现细胞组织动态培养且可同时施加多力场刺激，适用于细胞组织力学领域。适用于细胞组织力学领域。
【技术实现步骤摘要】
一种多力场耦合的细胞组织培养芯片
[0001]本专利技术属于生物
，涉及一种多力场耦合的细胞组织培养芯片，尤其涉及一种用于机械力学、流体力学以及静液压力的多力场耦合的细胞组织培养芯片。
技术介绍
[0002]传统的细胞组织培养技术包括，利用培养皿、培养瓶和孔板等对细胞组织进行静态二维培养；然而细胞组织微环境复杂，其是一个多因素组成、时空可变的复杂集合，对细胞组织的行为和功能发挥起到决定性的作用，研究实践显示，传统的静态培养方法很难在体外为细胞组织提供真实的微环境，致使体外细胞组织生物学的研究结果与其在体内情况相差甚远。随着微流控芯片技术的发展，微流控芯片技术与细胞组织培养技术的结合为细胞组织微环境的模拟提供了可能，并能对细胞组织生存微环境的关键参数进行精确控制，同时可以实时观察细胞组织对微环境中参数变化的响应。
[0003]微流控芯片是一种在微米尺度及空间对流体进行操控的应用技术，其具有将化学、生物学、物理学等实验室的基本功能微缩到一个体积只有几平方厘米芯片上的功能，又被称作芯片实验室(Lab-on-chip)。相较于其他平台，微流控芯片具有材料成本低、试剂消耗量少、反应速度快、灵敏度高、便携性好、操作简单以及可将多种单元技术在微小可控平台上灵活组成和规模集成等特点。此外，微流控芯片常使用PDMS材料，其具备透光性、透气性、生物相容性和延展性等特性，其广泛应用于生物化学、分子生物学等领域。
[0004]目前国内外较少见有针对机械力学、流体力学以及静液压力的多力场耦合的细胞组织培养芯片的研究报道。
[0005]基于现有技术的研究基础和现状，本申请的专利技术人拟提供一种新型的多力场耦合的细胞组织培养芯片，尤其是一种用于机械力学、流体力学以及静液压力的多力场耦合的细胞组织培养芯片。
[0006]与本专利技术相关的参考文献有：
[0007][1]Tumor Microenvironment:Interactions and Therapy[J].Journal of Cellular Physiology,2019,234(5).
[0008][2]Sasha H.Bakhru,Christopher Highley,Stefan Zappe.Application of Microfluidics in Stem Cell and Tissue Engineering[M].Microfluidic Technologies for Human Health.2013.
[0009][3]林丙承.微流控芯片实验室[J].2003.。
技术实现思路
[0010]本专利技术的目的是基于现有技术的研究基础和现状，提供一种新型的多力场耦合的细胞组织培养芯片，尤其是一种用于机械力学、流体力学以及静液压力的多力场耦合的细胞组织培养芯片。本专利技术可以实现机械力学、流体力学以及静液压力的单独施加或多力场耦合的细胞组织培养方案，实现体外细胞组织微环境的可控再现，为细胞组织与微环境相
互作用的研究提供强大技术平台。
[0011]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
[0012]一种多力场耦合的细胞组织培养芯片，其特征在于，
[0013]所述芯片由相互键合的上下层PDMS芯片、进液口、出液口、三孔芯片夹具以及平行气动手指气缸构成，上、下层PDMS芯片为同等大小的长方体，并通过等离子体键合方式相互贴合，在下层PDMS芯片的上贴合面上开设各种开口向下的凹槽流道、细胞组织培养微腔和螺丝通孔。在上层PDMS芯片开设与下层芯片凹槽流道对应的进、出通孔和螺丝通孔；三孔芯片夹具为亚克力材料的长方体，其通孔使用激光雕刻机开设；该夹具用于多力场耦合细胞组织培养芯片与平行气动手指气缸的固定；组装完成后气缸与气压控制系统相连，芯片与液压控制系统相连，通过控制系统控制电磁阀的开关和电压施加时间驱动芯片的拉抻运动及芯片内部加压。
[0014]本专利技术的多力场耦合的细胞组织培养芯片，是用于机械力学、流体力学以及静液压力多力场耦合的细胞组织培养芯片。
[0015]本专利技术中，所述上层(2)、下层PDMS芯片(1)键合后，鲁尔接头旋入进(11)、出液通孔(10)，细胞组织悬浮液和细胞组织培养基等其他试剂从旋入进液通孔(11)的鲁尔接头灌入圆角正方形细胞组织培养微腔(4)，腔体内多余的气体通过旋入出液通孔(10)的鲁尔接头排出，旋入进液通孔(11)的鲁尔接头与液压控制系统连接；
[0016]本专利技术中，所述的上层PDMS芯片(2)为88.5mm
×
40mm
×
4mm的长方体，进(11)、出液通孔(10)为d＝2mm的通孔，螺丝通孔(9)为d＝3mm的圆形通孔；
[0017]本专利技术中，所述下层PDMS芯片(1)为88.5mm
×
40mm
×
4mm的长方体，向下开设细胞组织培养微腔为22mm
×
20mm
×
1.7mm的圆角(R＝1mm)长方体凹槽，液体流道(7)为R＝6.2mm深度1.7mm的圆弧构成，进液腔(6)、出液腔(5)为R＝2mm深度1.7mm的圆形，螺丝通孔(8)为d＝3mm的圆形通孔，其圆心与上层PDMS芯片(2)的夹具固定通孔(9)的圆心对齐；
[0018]本专利技术中，所述三孔芯片夹具(3)为40mm
×
15mm
×
4mm亚克力长方体，三孔芯片夹具(3)利用激光雕刻机开设d＝3.5mm的圆形通孔,其圆心与上层(2)、下层PDMS芯片(1)的螺丝通孔(9)、(8)和平行气动手指气缸螺纹孔的圆心对齐；
[0019]本专利技术芯片中，所述的上层(2)、下层PDMS芯片(1)键合方式为等离子体不可逆键合；
[0020]其中，所述的上层(2)、下层PDMS芯片(1)利用M3不锈钢螺丝和三孔芯片夹具(3)固定于平行气动手指气缸滑动平台；
[0021]本专利技术所述芯片可以实现机械力学、流体力学以及静液压力的单独施加或多力场耦合的细胞组织培养方案，实现体外细胞组织微环境的可控再现，结合显微镜观察以及免疫分析等技术，可以实时观察细胞组织对微环境中参数变化的响应。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0023]1、本专利技术的多力场耦合的细胞组织培养芯片可以实现机械力学、流体力学以及静液压力的单独施加或多力场耦合的细胞组织培养方案，便于针对单因素变化或多因素变化细胞组织力学研究；
[0024]2、本专利技术的多力场耦合的细胞组织培养芯片，能对细胞组织生存微环境的关键参数进行精确控制；
[0025]3、本专利技术的多力场耦合的细胞组织培养芯片，能够实时观察细胞组织对微环境中参数变化的响应；
[0026]4、本专利技术的多力场耦合的细胞组织培养芯片，其鲁棒性好，可长期进行细胞组织力学实验的研究。
附图说明
[0027]图1为多力场耦合的细胞组织培养芯片结构示意图，
[0028]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多力场耦合的细胞组织培养芯片，其特征在于，所述多力场耦合为机械力学、流体力学以及静液压力多力场耦合；所述芯片由相互键合的上层(2)、下层PDMS芯片(1)构成，上层(2)、下层PDMS芯片(1)为同等大小的长方形；在下层PDMS芯片(1)的上贴合面上开设开口向下的圆角长方形细胞组织培养微腔(4)、出液腔(5)、进液腔(6)、液体流道(7)和下层芯片螺丝通孔(8)；在上层PDMS芯片(2)开设与下层芯片凹槽流道对应的出(10)、进液通孔(11)和螺丝通孔(9)；三孔芯片夹具(3)为亚克力材料的长方体，其螺丝通孔(12)使用激光雕刻机开设；所述上层(2)、下层PDMS芯片(1)键合后，鲁尔接头旋入出(10)、进液通孔(11)，细胞组织悬浮液和细胞组织培养基等其他试剂从旋入进液通孔(11)的鲁尔接头灌入圆角正方形细胞组织培养微腔(4)，腔体内多余的气体通过旋入出液通孔(10)的鲁尔接头排出；旋入进液体通孔(11)的鲁尔接头与液压控制系统连接；通过三孔芯片夹具(3)和不锈钢螺丝将上述组合后的上层(2)和下层PDMS芯片(1)固定于平行气动手指气缸滑动平台；组装完成后气缸与气压控制系统相连，芯片与液压控制系统相连，通过控制系统控制电磁阀的开关和电压施加时间来驱动芯片的拉抻运动及芯片内部加压。2.根据权利要求1所述的多力场耦合的细胞组织培养芯片，其特征在于，所述的上层PDMS芯片(2)为88.5mm
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40mm
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4mm的长方体，进(11)、出液通孔(10)为d＝2mm的通孔，螺丝通孔(9)为d＝3mm的圆形通孔。3.根据权利要求1所述的多力场耦合的细胞组织培养芯片，其特征在于，所述的下层PDMS芯片(1)为88.5mm
...
【专利技术属性】
技术研发人员：张炜佳，颜世强，许柯华，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：
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