[发明专利]一种微流控细胞培养芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微流控细胞培养芯片及其制备方法，该微流控芯片表面有微结构和微通道，两种细胞分别固定在各自特定的细胞培养区域，细胞之间通过微通道进行细胞间的信号传输与互相作用，在显微镜下可以直观地研究两种细胞在生长过程中的互相作用，以及分析细胞生长过程中的代谢产物，为研究细胞生物学提供了新思路和新研究技术，主要应用于细胞生物学、遗传学和药物筛选等相关领域。

背景技术

20世纪80年代后期，为了建立更类似于体内环境的培养体系，尽可能使体外环境与体内环境相吻合，从而使细胞间能相互沟通信息，相互支撑生长增殖，人们在细胞培养技术的基础上发展出了细胞共培养技术。细胞共培养技术是将两种或两种以上的细胞共同培养于同一环境中，由于其具有更好地反映体内环境的优点，所以这种方法被广泛应用于现代细胞研究中。

共培养体系主要作用：诱导细胞向另一种细胞分化；诱导细胞自身分化；维持细胞功能和活力；调控细胞增殖；促进早期胚胎发育和提高代谢产物产量。从上世纪30年代开始，细胞培养逐渐成为研究人员实验过程中不可缺少的重要步骤，其载体工具：培养皿/培养瓶也逐步被大家所认可，成为了一种常规的实验耗材。虽然到目前为止，很多科学家认为培养皿/培养瓶的这种体外培养条件与体内生长环境有着显著的不同，但是由于没有更好的培养载体来改变这个现状，所以生物学家们也只能退而求次的默认这种情况的存在。

常规的细胞培养皿很难完成多种细胞的共培养，因此，发展一种便捷、快速、高效、低成本的多细胞培养技术，是细胞生物学等领域的迫切需求。近年来，微流控芯片分析技术已成为分析化学中一个重要的研究方向，是其中最活跃的一支，无论是在科研还是应用领域都获得了广泛的重视。微流控芯片作为一种新型的分析检测平台，具有高通量、集成化、多重平行分析、便携式、易操作、成本低等优点，已经在众多领域获得了广泛应用。然而，采用微流控芯片，在其表面制备微结构和微通道，依靠微通道中多层液体之间的层流效应驱动样品微流体，同时完成多种细胞的植入技术，目前在多种细胞共培养的应用领域尚未有实质性的突破。

发明内容

本发明的目的是提供了一种微流控细胞培养芯片及其制备方法，该微流控芯片表面有微结构和微通道，两种细胞分别固定在各自特定的细胞培养区域，细胞之间通过微通道进行细胞间的信号传输与互相作用，在显微镜下可以直观地研究两种细胞在生长过程中的互相作用，以及分析细胞生长过程中的代谢产物，为研究细胞生物学提供了新思路和新研究技术，主要应用于细胞生物学、遗传学和药物筛选等相关领域。

为实现上述目的，本发明采用以下的操作步骤：

(1)用计算机辅助设计软件设计和绘制微流控芯片中各层芯片的微结构和微通道图形。

(2)通过微加工技术在各层微流控芯片基材表面和粘性薄膜上加工所需的微结构和微通道，包括样品池、废液池、微孔和微通道。

(3)利用双层粘性薄膜，将各层离心式微流控芯片对齐、粘合、加压封合，组成两种细胞共培养的微流控芯片。

(4)将不同细胞溶液从样品池加入，控制微流体的层流速度，将两种细胞植入到微流控芯片中的主微通道中。

(5)完成两种细胞在微通道中的植入后，进行细胞的培养。

(6)细胞铺满培养区域形成细胞层后，通过显微镜观察细胞形态的变化，以及收集细胞代谢产物评价细胞间的互相影响。

本发明中，微流控细胞培养芯片的芯片基材可以是PMMA、PC、PVC、COC、铜、铝、不锈钢、硅片、玻璃圆片，也可是市售的各类普通CD光盘。

本发明中，微流控细胞培养芯片的芯片和粘性薄膜的微结构和微通道可以通过数控铣刻、激光刻蚀、LIGA技术、模塑法、热压法、化学腐蚀制备，也可用软刻蚀技术制备。

本发明中，微流控细胞培养芯片是由两层芯片组成，各层芯片之间用粘性薄膜贴合，粘性薄膜可以是双层力致粘性薄膜，也可是普通双面胶薄膜。

本发明中，微流控细胞培养芯片上的细胞溶液的驱动依靠溶液入口与出口间的液差产生的重力来实现的。

本发明中，微流控细胞培养芯片的细胞植入是依靠微通道中多液流之间的层流现象完成的。

本发明中，微流控细胞培养芯片采用原位植入细胞于BSA蛋白修饰的微通道表面。

本发明中，微流控细胞培养芯片可以研究两种细胞之间的互相作用。