[发明专利]一种用于药物筛选的集成化微流控芯片及其应用方法

权利要求书

1.一种用于药物筛选的集成化微流控芯片，其特征在于，由上层的PDMS流体通道层（1）与下层的玻璃层（2）构成；所述PDMS流体通道层（1）与玻璃层（2）通过氧等离子键合构成不可逆结构的流体通道单元；

所述流体通道单元包括：位于芯片上游的浓度梯度生成结构区（3）与位于芯片下游的阵列式细胞培养区（4）；所述浓度梯度生成结构区（3）与阵列式细胞培养区（4）之间设有缓冲结构区（5），所述浓度梯度生成结构区（3）、阵列式细胞培养区（4）、与缓冲结构区（5）通过微通道（9）相互连通；

所述阵列式细胞培养区（4）由若干列细胞培养单元（7）并联组成，所述细胞培养单元（7）由若干个细胞培养腔（8）相互串联组成一列，每两列细胞培养单元（7）的出口由微通道（9）逐级互相连接，最终连接成一个出口通道（10），该出口通道（10）末端作为细胞注入口（11）；

所述浓度结构区（3）最上端设有若干个进样孔（12），所述浓度梯度生成结构区（3）由多级分支通道组（15）组成，所述分支通道组（15）的分支通道（16）数量从进样孔（12）向缓冲结构区（5）逐层依次增加，至数量与细胞培养单元（7）的列数相同；

所述缓冲结构区（5）由若干列缓冲单元（6）组成，所述缓冲单元（6）的列数与细胞培养单元（7）的列数相同；

所述浓度梯度生成结构区（3）最下层分支通道（16）的每一个出口，都通过所述缓冲结构区（5）的一列缓冲单元（6）与阵列式细胞培养区（4）的一列细胞培养单元（7）入口相连接。

2.如权利要求1所述的缓冲单元，其特征在于，所述缓冲单元（6）设有两个出液口（17）及一段“S”形弯曲流道（18）。

3.如权利要求1所述的用于药物筛选的集成化微流控芯片，其特征在于，所述阵列式细胞培养区（4）由四列或四列以上偶数列的细胞培养单元（7）相互并联组成，所述细胞培养单元（7）由三个或三个以上的细胞培养腔（8）相互串联组成一列；所述每列细胞培养单元（7）中包含的细胞培养腔（8）的数量大约相同。

4.如权利要求1所述的用于药物筛选的集成化微流控芯片，其特征在于，所述进样孔（12）的数目大于1个，小于细胞培养单元（7）的列数。

5.如权利要求4所述的用于药物筛选的集成化微流控芯片，其特征在于，所述进样孔（12）为两个，分别作为药物入口（13）与培养基入口（14）。

6.如权利要求1所述的用于药物筛选的集成化微流控芯片，其特征在于，所述相邻的分支通道组（15）连通形成的横向直型通道宽度为为200-400，弯曲的分支通道（16）宽度为100-300。

7.如权利要求1所述的用于药物筛选的集成化微流控芯片，其特征在于，所述细胞培养腔（8）截面为圆形或椭圆形，尺寸为（0.8-1.2）×（0.8-1.2），所述微通道（9）宽度为200-500。

8.如权利要求2所述的用于药物筛选的集成化微流控芯片，其特征在于，所述缓冲单元（6）的弯曲流道（18）宽度为100-300。

9.如权利要求1所述的用于药物筛选的集成化微流控芯片，其特征在于，所述芯片的浓度梯度生成结构区（3）、阵列式细胞培养区（4）、缓冲结构区（5）通道高度相同，为80-200μm。

10.如权利要求1所述的用于药物筛选的集成化微流控芯片的应用方法，包括如下步骤：

步骤1、使用微流体驱动装置，将细胞悬液通过阵列式细胞培养区（4）的细胞注入口（11）注入芯片，待细胞均匀注满各细胞培养腔（8）后，移走微流体驱动装置，使芯片中溶液处于静置状态，并将芯片置于细胞培养箱中放置培养；

步骤2、培养3-3.5h后细胞贴壁，用微流体驱动装置经由细胞注入口（11），以0.1-0.4μL·min^-1的速度实时通入培养液，并将芯片置于细胞培养箱中进行实时培养；

步骤3、培养12-72h后停止实时培养，用软胶带贴住缓冲结构区（5）的各出液口（17），在浓度梯度生成结构区（3）的不同进样孔（药物入口（13）和培养基入口（14））处，分别加入所需浓度的待测药物溶液和空白培养液，并同步施加驱动力，使溶液始终保持从上游的浓度梯度生成结构区（3）流向下游的阵列式细胞培养区（4），芯片置于细胞培养箱中；

步骤4、12-72小时后停止注入所述待测药物溶液和空白培养液，揭下缓冲结构区（5）的各出液口（17）的软胶带，从细胞注入口（11）处加入洗涤溶液，施加驱动力，对细胞进行洗涤；

步骤5、在所述细胞注入口（11）处加入染色溶液，施加驱动力，对细胞进行染色；

步骤6、将芯片置于荧光显微镜下，进行细胞凋亡坏死检测。