[发明专利]一种微流控芯片及细胞趋化运动研究方法

说明书

技术领域

本发明涉及将微流控芯片技术应用于生物医学研究领域。本发明特别提供了一种研究细胞趋化运动的微流控芯片及研究方法。

背景技术

趋化运动是指细胞在化学物浓度梯度作用下，向着刺激物方向定向移动的过程。趋化作用在组织器官发育、伤口愈合及肿瘤转移过程中发挥重要作用，例如受伤的组织分泌趋化因子吸引白细胞到达感染部位，清除坏死的组织，促进伤口愈合；肺、肝、骨等器官由于分泌大量的趋化因子而成为最常见的肿瘤转移靶器官等。

目前，研究细胞趋化作用的常用体外模型是Transwell小室，主要用于研究细胞在静止状态下的趋化过程。其外形为一个可放置在孔板里的小杯子，将Transwell小室放入培养板中，在小室内和培养板中同时加入培养液，将细胞种在小室内，培养板中的培养液成分可以影响到小室内的细胞，对细胞产生趋化作用。但Transwell小室是一个较大的开放空间，不具备体内微血管的封闭空间特征；而且由于小室内的细胞处于静止培养状态，不能再现微血管内细胞在流动状态下的趋化过程。因此，Transwell小室不能用于研究细胞在流动状态下穿过微血管壁进行定向趋化运动的生物学过程。

为解决上述难题，本发明采用微流控芯片技术提供了一个新的研究平台，可以模拟微血管内的细胞在流动过程中，尤其是流经不同的器官时，被器官产生的趋化因子所吸引发生定向趋化的过程。微流控芯片技术是20世纪90年代初在毛细管电泳基础上发展起来的一项新技术，近年迅速向生物医学领域渗透，显示了广阔的应用前景，该技术已被证明是对哺乳动物细胞及其微环境进行操控的理想平台，消耗低、通量高，仿生性强。微流控芯片上的微通道为微米尺寸，空间相对封闭，与体内的微血管结构十分相似；而且微流控芯片是操控流体的理想平台，便于模拟体内血液的流动。因此，本发明所构建的微流控芯片平台非常适用于研究处于流动状态下的细胞穿过微血管内皮细胞屏障的定向趋化运动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微流控芯片及细胞趋化运动的研究方法。

本发明具体提供了一种微流控芯片，其特征在于：该微流控芯片由玻璃基片、第一膜片和第二膜片组成；第一膜片上有培养单元；第二膜片上有微通道；在第一膜片的培养单元和第二膜片的微通道中间有一层多孔膜；第一膜片上的培养单元有n个，n为大于零的整数；第二膜片上有n条微通道，n值与第一膜片上培养单元的n值相同；第二膜片上的微通道分别位于第一膜片的培养单元上方。

本发明所述微流控芯片，其特征在于：第一膜片上各培养单元相互独立，每个培养单元由独立的进液口一、培养池和出液口一组成；第二膜片上各微通道的一侧通过连接通道汇集于进液口二，另外一侧通过连接通道汇集于出液口二。

本发明所述微流控芯片，其特征在于：第一膜片上各培养单元相互平行排列，第二膜片上的各条微通道互相平行。

本发明所述微流控芯片，其特征在于：所述第一膜片和第二膜片的材料为聚二甲基硅氧烷；玻璃基片、第一膜片和第二膜片为不可逆封接；培养单元的深度为1～30毫米；第二膜片上的微通道的深度为10～1000微米（第一膜片上培养单元的底部可以打通，玻璃基片和第一膜片进行不可逆封接后，玻璃基片上表面可以作为培养单元的底面）；所述多孔膜为允许液体和细胞因子在第一膜片的培养单元和第二膜片的微通道之间传送的膜，优选为聚碳酸酯膜。

本发明还提供了采用所述微流控芯片研究细胞趋化运动的方法，其特征在于：分别在多孔膜邻近第二膜片的表面接种一层第三预定类型材料，在第一膜片的培养单元内加入第一预定类型材料，在第二膜片的微通道内加入第二预定类型材料，驱动第二预定类型材料在微通道内流动，然后考察第二预定类型材料的黏附情况。

本发明所述研究细胞趋化运动的方法，其特征在于：所述第一预定类型材料为细胞、组织、器官、趋化因子或生长因子；第二预定类型材料为细胞；第三预定类型材料为血管内皮细胞。

本发明所述研究细胞趋化运动情况的方法，具体研究过程如下：

——通过进液口二将第三预定类型材料加入第二膜片的微通道内，静置12～24小时，使第三预定类型材料充分贴附于多孔膜表面；

——通过进液口一将第一预定类型材料加入第一膜片的培养单元内；

——通过进液口二将第二预定类型材料加入第二膜片的微通道内；

——将注射泵与进液口二相连接，以驱动第二预定类型材料在微通道内流动；

——将微流控芯片置于显微镜下，考察第二预定类型材料的黏附情况。