本发明专利技术涉及一种用于细胞培养和自动加药的芯片装置及方法，装置包括：设有一对加药模块的加药层，其包括第一加样口；与第一加样口相连通的液池；间隔设置且与第一加样口相通的多个第一连通通道，第一连通通道上分别设有通气结构以及一个毛细通道；装置还包括与加药层相配合的培养层，培养层包括第二加样口、出样口；与毛细通道对应设置并与其相连通的多个培养单元，多个培养单元包括：分别与第二加样口、出样口相连接的首部、尾部培养单元，且多个培养单元通过第三连通通道由首部至尾部培养单元实现依次串联；其中第三连通通道与培养单元之间设置有止流阀结构。该装置可在无外部动力源的场景下实现简单加样、自动化分样，操作简单成本低。单成本低。单成本低。
【技术实现步骤摘要】
一种用于细胞培养和自动加药的芯片装置及方法
[0001]本专利技术涉及药物筛选领域，具体涉及一种用于细胞培养和自动加药的芯片装置及方法。
技术介绍
[0002]药物筛选是现代药物开发流程中检验和获取具有特定生理活性化合物的一个步骤，系指通过规范化的实验手段从大量化合物或者新化合物中选择对某一特定作用靶点具有较高活性的化合物的过程。药物筛选的过程从本质上讲就是对化合物进行药理活性实验的过程，随着药物开发技术的发展，对新化合物的生理活性实验从早期的验证性实验，逐渐转变为筛选性实验，即所谓的药物筛选。
[0003]作为筛选，需要对不同化合物的生理活性做横向比较，因此药物筛选的实验方案需具有标准化和定量化的特点。随着组合化学和计算化学的发展，人们开始有能力在短时间内大规模合成和分离多种化合物，因而在现代新药开发流程中药物筛选逐渐成为发现先导化合物的主要途径之一。其中，由于微流控芯片技术具有所需样本量少、准确度高、不开盖低污染等多种优势，现已经成为药物筛选的主要手段之一。
[0004]例如，专利申请号为CN202011512726.5的中国专利申请，其公开了一种肿瘤类器官培养和药物实验的微流控系统及使用方法。该专利中的微流控系统采用了分体式设计，实现了肿瘤类器官的批量培养及进行药物效用测试实验，并且通过配合显微镜能够实时、持续地对于肿瘤类器官的生长、药物响应等进行观察。
[0005]但是，其所采用的分体式设计使得工作人员在使用时需要进行多次手动连接，如此既增加了实验的操作难度，同时增加了污染风险。并且该专利中采用类似“圣诞树”结构的第一微流控芯片以用于产生药物浓度梯度，这种类似“圣诞树”的流道设计必须要依赖于外界动力源(如外部泵)进行灌注加药。而外接动力源通常体积庞大，结构复杂，增加了研制与使用成本，而且不易于携带，给现场实时检测带来了诸多不便。此外，其中圆形培养腔室通过直线型通道被间接性地串联在了一起，因此，在向直线型通道进行药物注入以及后续实验的过程中，间接串联的圆形培养腔室之间存在交叉污染的可能性。
[0006]又例如，专利申请号为CN201811036347.6的中国专利技术申请，其公开了一种高通量肿瘤靶向药物浓度筛选微流控器件。该微器件由细胞进样层、气动薄膜层和细胞操控层组成。其中细胞进样层可以实现多种细胞的同时进样。但是，该专利中的微流控器件同样地需要外部泵以实现灌注，并且该微流控器件中的细胞培养池在实验过程中也存在类似的交叉污染的风险。
[0007]再例如，专利申请号为CN201910249206.0的中国专利技术申请，其公开了一种3D高通量器官微芯片及其制备方法和应用。该芯片包括顺次层状设置的储液层、3D培养层和底板层，可用于高通量药物筛选。但是，针对该专利中的每一个储液孔、培养微孔均需要单独进行手动或机械加样。因此在实验过程中工作人员需要频繁多次地进行加样操作，而这种重复的操作极容易发生误操作，如加样位置发生偏差从而导致邻近的一个或几个储液孔发生
交叉污染。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的在于提供一种用于细胞培养和自动加药的芯片装置，以部分地解决或缓解现有技术中的上述不足，能够提高药物筛选的效率与便捷性。
[0009]为了解决上述所提到的技术问题，本专利技术具体采用以下技术方案：一种用于细胞培养和自动加药的芯片装置，包括：加药层，所述加药层上设置有至少一对加药模块，且所述加药模块包括：
[0010]第一加样口，所述第一加样口的开口位于所述加药层的表面；
[0011]液池，所述液池与所述第一加样口相连通；
[0012]间隔设置的多个第一连通通道，所述第一连通通道的第一端分别与所述液池相连通，所述第一连通通道的第二端设置有用于与外部空气相连通的通气结构，且所述第一连通通道上还延伸开设有第二连通通道，其中所述第二连通通道为毛细通道；
[0013]所述芯片装置还包括：与所述加药层相配合的培养层，其中，所述培养层包括：
[0014]第二加样口，所述第二加样口的开口位于所述培养层的表面；
[0015]以及与所述第二连通通道相对应设置，并与对应的所述第二连通通道相连通的多个培养单元，其中所述培养单元包括：与所述第二加样口直接相连的首部培养单元，以及与设置在所述培养层上的第二出样口直接相连的尾部培养单元；
[0016]以及与所述培养单元相对应设置的第三连通通道，且所述第三连通通道的至少两个端部分别与对应的所述培养单元相连通，从而使得多个所述培养单元从所述首部培养单元至所述尾部培养单元通过所述第三连通通道依次串联；其中，所述端部被设置为具有毛细作用，且所述第三连通通道中远离所述端部处的毛细作用小于所述端部处的毛细作用。
[0017]在一些实施例中，所述培养层还包括：与所述第三连通通道相连通的废液移除结构。
[0018]在一些实施例中，所述第三连通通道为U形通道，且所述U形通道的两侧的内径分别沿靠近所述端部的方向逐渐变窄。
[0019]在一些实施例中，所述废液移除结构包括：与所述第三连通通道相连通的废液池。
[0020]在一些实施例中，所述废液移除结构还包括：
[0021]间隔设置的多个废液通道，且所述废液通道的第一端与所述废液池相连通；
[0022]吸液池，所述吸液池与所述废液通道的第二端相连通；其中，所述废液通道的第一端与所述废液池之间设置有高度差，使得当所述芯片装置处于正面朝上的水平状态时，所述废液通道的第一端高于所述废液池的底部。
[0023]在一些实施例中，所述废液通道的第二端与所述吸液池之间设置有高度差，使得当所述芯片装置处于正面朝上的水平状态时，所述废液通道的第二端高于所述吸液池的底部。
[0024]在一些实施例中，所述培养单元靠近所述U形通道的一侧开设有第一开口，所述第一开口与所述端部相连通，且所述第一开口的尺寸小于所述端部的横截面尺寸。
[0025]在一些实施例中，所述通气结构包括：设置在所述第一连通通道上的气道，以及与所述气道相连接的气槽；其中，所述气道的内径小于所述第二连通通道的内径。
[0026]在一些实施例中，所述加药模块还包括：入池通道，所述入池通道的第一端、第二端分别与所述第一加样口、所述液池相连通，其中，所述入池通道的内径小于1mm，所述第一加样口的内径大于1mm。
[0027]在一些实施例中，所述入池通道的第二端的开口高于所述液池的底部。
[0028]在一些实施例中，所述加药模块还包括：第一出样口，以及出池通道，且所述出池通道的第一端、第二端分别与所述第一出样口、所述液池相连通，其中，所述出池通道的第二端高于所述入池通道的第二端，且所述出池通道的内径小于1mm。
[0029]在一些实施例中，所述芯片装置经过液体石蜡进行灌注处理。
[0030]在一些实施例中，所述芯片装置经过亲水性处理，其中，亲水性处理所采用的步骤包括：向所述芯片装置内部灌注聚醚溶液，并使得所述芯片装置的内部由所述聚醚溶液在第一温度下本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于细胞培养和自动加药的芯片装置，其特征在于，包括：加药层，所述加药层上设置有至少一对加药模块，且所述加药模块包括：第一加样口(11)，所述第一加样口(11)的开口位于所述加药层的表面；液池(16)，所述液池(16)与所述第一加样口(11)相连通；间隔设置的多个第一连通通道(17)，所述第一连通通道(17)的第一端分别与所述液池(16)相连通，所述第一连通通道(17)的第二端设置有用于与外部空气相连通的通气结构，且所述第一连通通道(17)上还延伸开设有第二连通通道(18)，其中所述第二连通通道(18)为毛细通道；所述芯片装置还包括：与所述加药层相配合的培养层，其中，所述培养层包括：第二加样口(24)，所述第二加样口(24)的开口位于所述培养层的表面；以及与所述第二连通通道(18)相对应设置，并与对应的所述第二连通通道(18)相连通的多个培养单元(26)，其中所述培养单元包括：与所述第二加样口(24)直接相连的首部培养单元，以及与设置在所述培养层上的第二出样口(27)直接相连的尾部培养单元；以及与所述培养单元相对应设置的第三连通通道(23)，且所述第三连通通道(23)的至少两个端部(231)分别与对应的所述培养单元(26)相连通，从而使得多个所述培养单元从所述首部培养单元至所述尾部培养单元通过所述第三连通通道依次串联；其中，所述端部被设置为具有毛细作用，且所述第三连通通道(23)中远离所述端部处的毛细作用小于所述端部处的毛细作用。2.根据权利要求1所述的芯片装置，其特征在于，所述培养层还包括：与所述第三连通通道(23)相连通的废液移除结构；和/或，所述第三连通通道(23)为U形通道，且所述U形通道的两侧的内径分别沿靠近所述端部的方向逐渐变窄。3.根据权利要求2所述的芯片装置，其特征在于，所述废液移除结构包括：与所述第三连通通道相连通的废液池(21)。4.根据权利要求3所述的芯片装置，其特征在于，所述废液移除结构还包括：间隔设置的多个废液通道(22)，且所述废液通道的第一端与所述废液池相连通；吸液池(25)，所述吸液池与所述废液通道的第二端相连通；其中，所述废液通道的第一端与所述废液池之间设置有高度差，使得当所述芯片装置处于正面朝上的水平状态时，所述废液通道的第一端高于所述废液池的底部。5.根据权利要求4所述的芯片装置，其特征在于，所述废液通道的第二端与所述吸液池之间设置有高度差，使得当所述芯片装置处于正面朝上的水平状态时，所述废液通道的第二端高于所述吸液池的底部。6.根据权利要求2所述的芯片装置，其特征在于，所述培养单元(26)靠近所述U形通道的一侧开设有第一开口(232)，所述第一开口与所述端部相连通，且所述第一开口的尺寸小于所述端部的横截面尺寸。7.根据权利要求1所述的芯片装置，其特征在于，所述通气结构包括：设置在所述第一连通通道(17)上的...
【专利技术属性】
技术研发人员：董寅初，李胜，杨云旭，王嘉，何春花，
申请(专利权)人：广州精科生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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