[实用新型]一种浮游藻类细胞微孔阵列培养装置

说明书

技术领域

本实用新型专利涉及一种平面空间形成一定规则排列的微孔阵列，用于浮游藻类细胞培养，尤其涉及一种基于微尺度加工的浮游藻类细胞微孔阵列培养装置。

背景技术

藻类是一种单细胞或多细胞低等自养植物，含光合色素，没有真正的根、茎、叶分化，主要通过孢子或合子进行无性繁殖。其中，有相当一大部分藻类悬浮生长于水体中，被称之为浮游藻类(或“浮游植物”)，它们通常个体细小，细胞直径在几微米到数十微米范围内，肉眼不易见，但它们贡献了全球水生生态系统(海洋、陆地)90％以上的初级生产力，是食物链形成与生态系统发育最重要的生物体。

但在自然条件下，水体中的浮游藻类呈现出混合生长的状态。主要呈现出以下2个特点：1)不同种群的浮游藻类混合生长相同的生境条件下，即使在一滴水中也可能有成千上百个不同藻类；2)处于不同生长状态(休眠期、指数生长期、对数生长期、内源呼吸期、死亡残体等)的浮游藻类亦混合生长于相同的生境条件下，即使在一滴水中也可能发现处于不同“年龄”段的同一种藻种。

受到传统宏观研究手段的限制，长期以来浮游藻类生理生态研究都集中在宏观尺度，即通过对分离纯化后单一藻种(或多种藻种)扩大培养(如烧杯、烧瓶、其他反应器或原位试验等)获得较大生物量的浮游藻类(单一种群或混合种群)，在此基础上设计不同试验工况开展研究。但由于上述混合生长特征的存在，浮游藻类细胞间对光照、营养盐、空间等生境条件可能存在激烈竞争、各细胞分泌物间亦存在相互影响，故传统宏观尺度的试验手段没有办法解决生物学上“群体效应”的问题。故开展微观生境对浮游藻类细胞生理生态影响、不同浮游藻类细胞之间的相互作用关系等方面的研究，依然缺乏有效的试验方法。

实用新型内容

鉴于上述，本实用新型提供一种基于微尺度加工的浮游藻类细胞培养装置。通过微尺度加工工艺，能够将不同浮游藻类细胞相互隔离、生物相容性好、可提供藻类生长生境需求(光照、营养盐等)的培养装置，以满足对浮游藻类进行微观尺度上的细胞培养。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种浮游藻类细胞培养装置，包括底板，底板上设有微孔阵列，相邻微孔阵列之间的间距3mm～10mm，所述微孔阵列由微孔排列成矩形阵列，所述微孔孔径尺寸为10μm～30μm，微孔孔深尺寸为20μm～30μm，相邻微孔之间的间距在2μm～3μm内。微孔阵列，位于底板上，是通过特定的微尺度加工工艺(如激光刻蚀技术)在底板上刻蚀组成的大量微孔，并组成了特定阵列。

作为优选，所述底板由硅或二氧化硅或聚二甲基硅氧烷制成。底板采用生物相容性较好、无色透明、具有一定强度，且能够开展微尺度加工的材料组成。

作为优选，所述底板上设有9～16个微孔阵列。

作为优选，所述微孔阵列的微孔数量为100～10000个，即10×10～100×100个。

作为优选，所述微孔为柱状孔，截面形状为圆形或正方形或等边六边形。

根据本实用新型的培养装置，为便于藻类细胞计数，阵列上的微孔按矩阵方式配列，单个阵列上的微孔数量为100×100个。微孔阵列上，单边的行、列均按阿拉伯数字编号。为方便计数，微孔阵列之间的间隔控制在3mm以上。为满足可操作性，一个底板上的微孔阵列控制在9个(3×3)至16个(4×4)之间。

进一步的，所述的微孔，截面形状为圆形、正方形、等边六边形之类，微孔的开口的大小形状与微孔底面的大小形状类似，根据浮游藻类细胞大小，微孔尺寸(口径、深度)应2～3倍于待测样品浮游藻类细胞的尺寸范围，保证至少1个浮游藻类细胞、至多不超过5个浮游藻类细胞能够进入微孔中培养，且保证浮游藻类细胞能够在微孔内生长且不因培养液注入而流失。根据目前大多数浮游藻类细胞的尺寸范围，推荐孔径的尺寸范围为10μm～30μm，微孔孔深应应控制在20μm以上，通常控制的孔深范围为20μm～30μm。

进一步的，为促进浮游藻类细胞顺利接种入微孔，避免浮游藻类细胞在接种过程中停留在微孔与微孔之间的底板上，并同时保证微孔与微孔之间具有足够的材料强度，不同微孔之间的间距控制在2μm～3μm。

相比现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

培养微孔间相互隔开，各微孔中的藻细胞间互不干扰，能够充分体现出藻细胞在单独存在条件下的生长状况。

有效地确定了微孔阵列中不同微孔之间的间距，可促进浮游藻类细胞顺利接种入微孔，避免浮游藻类细胞在接种过程中停留在微孔与微孔之间的底板。

由于培养微孔很小，微孔间呈阵列排布，因此可以节省实验空间，能够在很小的空间上做很多组平行实验。