本发明专利技术涉及一种可用于研究细胞迁移的微流芯片，包括微流层、控制层以及将微流层和控制层连接起来的连接层，微流层具有至少一条微流通道，微流通道的内表面由适宜细胞生长的材料构成；控制层具有至少一条控制通道，所述细胞生长微流通道与所述至少一条控制通道具有至少一个交叉点，所述交叉点位置的连接层由弹性体材料构成，当控制通道中的压力增加到一定值时，上述至少一个交叉点位置的弹性体连接层将向微流层方向膨胀并与微流通道内表面接触而形成一定大小的接触面，所述接触面的宽度小于交叉点处微流通道的宽度，从而保持微流通道处于连通的状态。该芯片制备简单，使用方便，在研究细胞迁移的过程中不会对细胞造成伤害。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种微流芯片，特别涉及一种廉价、易于制备、适合大规模高通量细胞迁移试验的微流芯片。
技术介绍
细胞迁移对于很多生物过程来说都是非常重要的，对它的详细机理的进一步理解能够给生物科学带来更多的应用。划线法是生物试验中用来研究细胞迁移最普遍的方法，但是用划线法生成伤痕的这个过程会对细胞造成很大的伤害，这是划线法很难避免的，而且传统的划线法由于其难以自动化操作和定量测量，这就限制了它在大规模高通量试验上的应用。很多实验组发展了在微流芯片中研究伤口愈合的机理，他们使用电信号、胰酶消化、PDMS微模板、自组装单层等方法用来生成“创伤”区域。但是这些方法中的大部分都制作复杂，需要与电路、电化学等方法结合才能制出装置，难以广泛使用到普通生物学实验室 中。电击、胰酶等方法在生成“创伤”区域的过程中同样会对细胞造成伤害，同时对于细胞迁移行为的记录也不太容易，因而很难精确判断迁移的速度及同时进行高通量多条件测试试验。在这些工作的基础上，我们专利技术了一种整合的微流控芯片——填空芯片来研究细胞的迁移，该芯片制备简单、造价低廉，巧妙地用弹性体阀门在细胞通入管道之前预先在细胞生长区域占据一定的空白，因而不会对细胞造成伤害，而且由于其易于自动化操作，使它可以应用在大规模、高通量的试验上。
技术实现思路
本专利技术的目的正是为了解决现有技术中研究细胞迁移时不可避免地对细胞造成伤害、难以自动化操作和定量测量等问题，提供一种廉价、易于制备且适合大规模高通量试验的可用于研究细胞迁移的微流芯片。本专利技术中的“芯片”与通常本领域所定义的芯片概念相同，其外观为厚度均一的平整片状物体，最常见的形状为长方形或正方形。本专利技术中的“一条微流通道”指的是从入口到出口之间连通的所有微流通道，包括其中生成分支的部分。本专利技术中的“交叉点”指的是微流通道与控制通道在微流芯片上的投影的相交点。显而易见，由于微流通道和控制通道属于不同的层，它们之间不可能是连通的。本专利技术中的“适宜细胞生长的材料”是指细胞在该材料上能正常进行分裂、分化、呼吸、排泄、运动、生殖等生命活动，而不会产生明显的凋亡的材料。除非特别说明，本专利技术的“η种以上”、“η种以下”均包括数值η本身。除非特别说明，本专利技术中的百分比均为质量百分比。本专利技术采用的技术方案如下。一种可用于研究细胞迁移的微流芯片，所述微流芯片包括微流层、控制层以及将微流层和控制层连接起来的连接层，微流层具有至少一条微流通道，每一条微流通道的至少一部分微流通道的内表面由适宜细胞生长的材料构成，该部分微流通道称为细胞生长微流通道；控制层具有至少一条控制通道，所述细胞生长微流通道与所述至少一条控制通道具有至少一个交叉点，所述交叉点位置的连接层由弹性体材料构成，当控制通道中的压力增加到一定值时，上述至少一个交叉点位置的弹性体连接层将向微流层方向膨胀并与微流通道内表面接触而形成一定大小的接触面，所述接触面的宽度小于交叉点处微流通道的宽度，从而保持微流通道处于连通的状态，当控制通道中的压力恢复时，交叉点位置的弹性体连接层恢复原态。采用上述技术方案便可以解决现有技术中最令人头痛的技术问题如何在研究细胞迁移的过程中尽量避免对细胞造成伤害。如前所述，传统的划线法生成伤痕的过程会对细胞造成较大伤害，而改进的电击、胰酶等方法在生成“创伤”区域的过程中同样会对细胞造成伤害。但是采用上述技术方案却可以完全避免对细胞造成伤害。操作方法如下对控制通道施加压力，当压力增加到一定值时，交叉点位置的弹性体连接层将向微流层方向膨胀并与微流通道内表面接触而形成一定大小的接触面(由于连接层与微流通道内表面紧贴， 此接触面将不会有任何细胞进入，因此称此接触面为“空白区”)，所述接触面的宽度小于交叉点处微流通道的宽度，从而保持微流通道处于连通的状态，此时向微流通道中输入含有待研究细胞的培养液，保持控制通道中的压力稳定并在一定的条件下培育一定时间，在这个过程中细胞将贴附在细胞生长微流通道的内壁，记录空白区的位置，撤销施加到控制通道中的压力，交叉点位置的弹性体连接层恢复原态，从而释放出上述空白区，空白区域周边的细胞将向空白区中迁移，记录下不同时刻空白区域的变化(面积变化、形状变化等)便可以对细胞的迁移行为进行研究。优选的，细胞生长微流通道横截面在平行于微流芯片方向的尺寸大于垂直于微流芯片方向的尺寸，从而形成扁平的微流通道横截面；所述细胞生长微流通道与连接层相对那一侧的内表面基本是平的，以利于研究细胞迁移。将细胞生长微流通道横截面设置为扁平的目的是，使用微流芯片对细胞迁移进行研究时，可以将微流层那一侧向下平放，由于重力的作用，细胞仅附着在微流通道最下面那一个内表面上，由于微流通道具有扁平的横截面，因此上述内表面具有较大的面积，从而有利于对细胞迁移进行研究；而将细胞生长微流通道与连接层相对那一侧的内表面(即上述细胞附着的同一个内表面)设置为基本是平的，原因在于不平的表面会对细胞生长、迁移等造成无法预料的影响，从而给观测结果的准确性造成影响。优选地，微流通道除细胞生长微流通道外均为流体输送微流通道，所述流体输送微流通道与所述至少一条控制通道具有至少一个交叉点，所述交叉点位置的连接层由弹性体材料构成，当控制通道中的压力增加到一定值时，上述至少一个交叉点位置的弹性体连接层将向微流层方向膨胀并与微流通道内表面接触至完全阻断微流通道，使其处于断开的状态，当控制通道中的压力恢复时，交叉点位置的弹性体连接层恢复原态，微流通道重新连通。如此设置的目的在于实现对微流芯片的自动化控制。通过对控制通道施加压力或者撤销所施加的压力可以方便地控制流体输送通道的中断或连通，从而可以根据实验需要控制微流通道中液体的流动。进一步优选地，与流体输送微流通道具有至少一个交叉点的控制通道与细胞生长微流通道不具有交叉点。也就是说，凡是与流体输送微流通道交叉的控制通道不与细胞生长微流通道交叉，反之亦然。这样可以对流体输送微流通道的连通/中断和细胞生长微流通道中空白区的产生分别独立地进行控制，以满足实验过程中多种操作的要求。优选地，流体输送微流通道的宽度显著小于细胞生长微流通道的宽度，例如细胞生长微流通道的宽度> 2倍流体输送微流通道的宽度，优选细胞生长微流通道的宽度> 5倍流体输送微流通道的宽度，更优选细胞生长微流通道的宽度> 10倍流体输送微流通道的宽度。将流体输送微流通道的宽度设置为较小的目的有两个一是在流体输送微流通道中的样品不用于观察细胞迁移，因此较窄的流体输送微流通道有利于节约样品；二是与较宽的微流通道相比，较窄的微流通道更容易通过弹性体连接层的膨胀而彻底断开。优选地，微流层、控制层和连接层均由弹性体材料构成，控制通道在与细胞生长微流通道的交叉点处扩大形成空腔，该空腔的尺寸小于上述交叉点处细胞生长微流通道的宽度。微流层、控制层和连接层均使用弹性体材料是为了用简便的实验室方法制备微流芯片。由于许多弹性体材料具有良好的加工成型的性能，例如热塑性、热固性、辐射诱导交联等，无需昂贵的设备以及复杂的方法，采用实验室简单的常用设备便可以方便地制备出各种结构的微流芯片。控制通道在与细胞生长微流通道的交叉点处扩大形成空腔，如此便可以精 确控制连接层膨胀区域的大小，进一步精确控制生成空白区的大小。由于空腔本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可用于研究细胞迁移的微流芯片，其特征在于所述微流芯片包括微流层、控制层以及将微流层和控制层连接起来的连接层，微流层具有至少一条微流通道，每一条微流通道的至少一部分微流通道的内表面由适宜细胞生长的材料构成，该部分微流通道称为细胞生长微流通道；控制层具有至少一条控制通道，所述细胞生长微流通道与所述至少一条控制通道具有至少一个交叉点，所述交叉点位置的连接层由弹性体材料构成，当控制通道中的压力增加到一定值时，上述至少一个交叉点位置的弹性体连接层将向微流层方向膨胀并与微流通道内表面接触而形成一定大小的接触面，所述接触面的宽度小于交叉点处微流通道的宽度，从而保持微流通道处于连通的状态，当控制通道中的压力恢复时，交叉点位置的弹性体连接层恢复原态。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄岩谊，庞玉宏，郑春红，虞之龙，周莹，周宏伟，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：
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