[发明专利]三维螺旋结构细胞分选微流控芯片及其制作方法

说明书

本发明公开了一种三维螺旋结构细胞分选微流控芯片及其制作方法，该微流控芯片设置有螺旋阶梯状延伸的三维螺旋微流道，当注入的样品在微流道内流动时，利用微尺度下流体的惯性效应，混乱排布的细胞能够按照其尺寸的大小，迁移聚焦至微流道中不同平衡位置，并最终利用合理的样品出口设计实现不同尺寸细胞的分选导出收集。并且，该微流控芯片采用螺旋阶梯状延伸的三维布局，突破了传统微流控芯片的平面结构特点。可以在相同平面面积内布置多条细胞分选流道，从而实现多流道同时作业，增加了单位时间内样品的处理通量，能够满足大体积样品的快速分选预处理。

技术领域

本发明涉及微流控技术，更具体的说，涉及一种三维螺旋结构细胞分选微流控芯片及其制作方法。

背景技术

微流控技术作为一种微纳米尺度实现流体样品或微纳米粒子检测分析、操控、合成等功能的新技术，由于体积小、成本低及耗样量少等优点，已被广泛用于临床医学、生化分析、生物学等研究领域的检测与分析应用中。替代昂贵的传统柜式诊断分析设备，实现微纳米材料的高效输运、分选、提取、装配及混合等操控功能已成为微流控研究中一项重要的使能技术。如何实现微尺度对象的高效分选对于单细胞分析及临床即时检验仪器(Point-of-care testing,POCT)的开发具有非常重要的实践运用价值。

随着微流控领域研究的深入，越来越多新颖的用于细胞分选的创意芯片设计被提出，按照其分选机理可以概括为以下几类：第一类是从宏观过滤技术演化而来的微孔膜过滤技术或基于阻隔、错流结构的微筛分选技术；第二类是基于电、声、磁、光及外部流体的单场或多场复合分选技术；第三类是基于微柱阵列、壁面V型槽及缩扩阵列等复杂微结构的分选或提取技术。但是这些方法均存在着各自的不足，如外场耗能、成本高及操作复杂等问题。另外，由于多数微流控芯片中的流速较低，使其分选效率大打折扣，无法满足大体积样品的快速分选处理的需求。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种三维螺旋结构细胞分选微流控芯片及其制作方法，该微流控芯片突破了现有的平面芯片的局限，可在三维空间内布置多条细胞分选流道，有效实现大体积样本的快速分选处理。

技术方案：本发明所述的一种三维螺旋结构细胞分选微流控芯片，包括样品入口、至少两个样品出口以及一条或者多条细胞分选流道；所述细胞分选流道包括三维螺旋微流道和分流岔道，所述三维螺旋微流道连通所述样品入口并且呈螺旋阶梯状延伸用以将样品中不同尺寸的细胞聚焦至不同平衡位置；所述分流岔道连接所述三维螺旋微流道用以对不同平衡位置的不同尺寸的细胞进行分流，分流岔道设置有至少两个出液端；每个样品出口对应连通一个出液端用以将不同平衡位置的不同尺寸的细胞对应从不同的样品出口导出。

进一步的，所述三维螺旋微流道的横截面尺寸和样品中细胞的尺寸的关系为：

ap/Lc≥0.07

其中：ap为样品中细胞的直径；Lc为三维螺旋微流道的特征尺寸。

所述三维螺旋微流道的横截面为低深宽比矩形。

有益效果：本发明通过设置螺旋阶梯状延伸的三维螺旋微流道，当注入的样品流体在微流道内流动时，利用微尺度下流体的惯性效应，混乱排布的细胞能够按照其尺寸的大小，迁移聚焦至微流道中的不同平衡位置，最终利用合理的样品出口设计，实现不同尺寸细胞的分选导出收集。并且，本发明采用螺旋阶梯状延伸的三维布局，突破了传统微流控芯片的平面结构特点，可以在相同平面面积内布置多条细胞分选流道，从而实现多流道同时作业，增加了单位时间内样品的处理通量，能够满足大体积样品的快速分选预处理。

而本发明所述的三维螺旋结构细胞分选微流控芯片的制作方法，包括下述步骤：

(1)先设计样品入口、导流流道、细胞分选流道、汇流道以及样品出口的形状以及数量，并提供制作材料，所述制作材料包括若干聚氯乙烯薄膜以及若干粘结层；