[发明专利]功能分离的单细胞级直接共培养芯片及其使用及制备方法

说明书

本发明公开了一种功能分离的单细胞级直接共培养芯片及其使用和制备方法，属于微流控技术领域。该微流控芯片包括玻片层A和细胞共培养层B。其中盖片A是载玻片，也可以是其他任何生物相容性材料，细胞共培养层B由任何生物相容性材料制成。所述细胞共培养层B包括进样口1，共培养阵列区域2及出样口4；所述共培养阵列区域2由若干共培养结构3呈阵列排布而成。该芯片的制备采用MEMS技术完成。本发明利用物理尺寸进行定位与数量的控制，并且结合了重力与微小流体的作用，将细胞精准的送入指定位置。具有操作步骤简便且制备加工简单可靠等特点，能够简单快速的实现单细胞直接共培养，为细胞生物学、组织工程等领域的研究提供了新思路与可靠的手段。

所属领域

本发明涉及一种功能分离的单细胞级直接共培养芯片及其使用和制备方法，属于微流控技术领域。

背景技术

细胞间的交互对细胞的行为至关重要，甚至能影响细胞的命运,因此成为近年来细胞研究领域的重点。为了深入研究细胞间的相互作用，常采用共培养的方式。现阶段共培养技术分为间接(非接触式)共培养和直接(接触式)共培养：间接共培养是将两种细胞分别接种于不同腔室上，然后将其置于同一培养环境之中，使不同种类的细胞共处同一种培养体系。这种方法便于对细胞进行增殖分化等方面的研究，但是细胞之间没有直接接触，因此不利于细胞通讯、旁分泌对细胞行为的影响和缝隙连接等研究；直接共培养是将两种细胞接种于同一结构中，不同种类的细胞之间直接接触。这种方法的好处在于可以研究两种细胞之间的相互作用，但是，由于难以将两种细胞分离，导致不利于细胞增殖分化等方面的研究。为解决两种共培养方法存在的问题，Burak Dura等人(Dura B,Dougan S K,Barisa M,et al.Profiling lymphocyte interactions at the single-cell level bymicrofluidic cell pairing.[J].Nature Communications,2015,6:5940.)设计出一种利用双向捕获口转换液体流向来实现共培养的芯片，该芯片具有只能容纳两个细胞的正向捕获口与只能容纳一个细胞的反向捕获口。使用时，首先反向加样在反向捕获口获得细胞1，然后正向进样将Ⅰ种细胞转移至正向捕获口，接下来正向加入Ⅱ细胞，在正向捕获口实现细胞1与细胞2直接接触的共培养。这种芯片的好处在于能够精准的实现单细胞级共培养，其不足之处在于：1.在操作过程中要进行多次液体流向的转换，在流向转换的过程中容易造成已捕获细胞的流失，从而导致配对共培养效率低；2.换向频繁，增加了操作过程的复杂性；3.在芯片制备过程中需要对结构中的用于结构支承的细小面进行键合，这无疑增加了加工制备的难度4.该芯片结构内空间小不足以提供细胞贴壁生长。

发明内容

本发明的目的是：为了解决现有单细胞级直接共培养芯片由于多次流向转换造成配对共培养效率低，以及操作复杂，加工难度大的问题，提出了一种具有双层结构的捕获与培养功能分离的单细胞级共培养芯片。

本发明的技术方案是:一种功能分离的单细胞级直接共培养芯片。该微流控芯片包括玻片层A和细胞共培养层B。其中盖片A是载玻片，也可以是其他任何生物相容性材料，细胞共培养层B由任何生物相容性材料制成。

所述细胞共培养层B包括进样口1，共培养阵列区域2及出样口4；定义进样口1到出样口4之间距离的方向为长度方向，与之垂直的在方向为宽度方向；所述共培养阵列区域2由若干共培养结构3呈阵列排布而成；所述共培养结构3主要为一凸起的非闭合环状结构外壁8，结构外壁8内部形成培养区域5；所述结构外壁8靠近进样口1的壁上有一空间U型区域，该区域靠近培养区域5侧有拦截定位微柱9，靠近进样口1侧则形成细胞拦截区域6；所述结构外壁8靠近出样口4的壁上有另一缺口，该缺口区域有结构微柱7；