[发明专利]一种透明多层夹膜微流控芯片及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种透明多层夹膜微流控芯片及其制备方法和应用，适用于生物微流控芯片中的细胞培养及体外模型构建方面的研究应用。所述微流控芯片由两层或两层以上通道组成，通道与通道之间由聚二甲基硅氧烷楔形多孔膜隔开，每层通道有入口与出口，可以通过流体形成一个静态或动态环境，适用于研究细胞间的相互作用。本发明制作流程简便，应用范围广，可作为微流控芯片应用于细胞研究的有力工具。

技术领域

本发明属微流控加工技术领域，具体涉及一种透明多层夹膜微流控芯片及其制备方法和应用。

背景技术

微流控芯片实验室作为本世纪一项重要的科学技术已经在包括化学、生物学、医学等多个领域展现了其独特的优势，更因其同细胞尺寸匹配、环境同生理环境相近、传热传质快、通量高可以集成等特点而成为新一代细胞研究的重要平台。聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)是一种无色透明的弹性高分子聚合物，它耐腐蚀，具有良好的绝缘性、化学稳定性、和生物相容性，因此被广泛应用到微流控芯片的制作中。

在微流控技术用于生物学研究的过程中，需要一种能够研究细胞间相互作用的芯片，这时需要一个物理屏障将两种细胞隔开以便分别处理或观察不同细胞的反应。另外，芯片最好透光性强以便于观察。一种透明多层夹膜芯片就可以实现这种需求，多孔膜可以在芯片中为细胞生长提供支撑并且同时实现小分子的交换。另外，多孔膜在芯片中还可以起到过滤小尺寸颗粒等作用。

本发明采用聚二甲基硅氧烷为原材料，以等离子体方式封接芯片通道层与聚二甲基硅氧烷楔形多孔膜，制作一种透明的多层夹膜微流控芯片。该芯片可用于细胞的生长与观察，适用于研究细胞间相互作用，建立体外生理疾病模型。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低廉、操作简单的透明多层夹膜微流控芯片及其制备方法，该芯片具有透明、生物相容性好等优点，可用于细胞的生长与观察，适用于研究细胞间相互作用，建立体外生理疾病模型。

一种透明多层夹膜微流控芯片，其特征在于：该芯片由多个通道层构成，由上而下依次为上层通道1、中层通道6、下层通道3；所述上层通道1、中层通道6和下层通道3各层之间通过聚二甲基硅氧烷楔形多孔膜2隔开；所述聚二甲基硅氧烷楔形多孔膜2与各通道层之间通过等离子体封接；

所述上层通道1上设有上层细胞入口8、上层细胞出口9、下层细胞入口10、下层细胞出口11；所述上层细胞入口8和上层细胞出口9通过上层细胞通道13连接；所述下层通道3上设有下层细胞通道12，下层细胞入口10和下层细胞出口11通过下层细胞通道12连接。

所述通道层的个数大于等于2，所述下层通道1的个数1-10。

所述透明多层夹膜微流控芯片的材质为聚二甲基硅氧烷。

所述聚二甲基硅氧烷楔形多孔膜含有大孔端和小孔端。

所述聚二甲基硅氧烷楔形多孔膜的厚度范围为10-100um，孔径范围为5-100um。

一种透明多层夹膜微流控芯片的制备方法，其特征在于：该方法主要包括以下步骤：

透明多层夹膜微流控芯片通道层的制备：绘制掩膜，利用软刻蚀技术制作模板，使用PDMS倒模，得到上层通道和下层通道。

聚二甲基硅氧烷楔形多孔薄膜的制备：(1)楔形小柱模板的制备：首先准备孔径为10-150um的掩膜，利用光刻的方法将掩膜图形转移到镀铬与光刻胶的玻璃上，使用HF溶液刻蚀深度为5-150um，得到楔形小柱模板；(2)多孔膜旋涂剂的制备：在聚二甲基硅氧烷中加入引发剂和OS-20稀释剂后搅拌均匀即制备成多孔膜旋涂剂；所述聚二甲基硅氧烷、OS-20稀释剂和引发剂体积比为5-20:1:2-20，负二十度冰箱保存备用。(3)使用匀胶机将多孔膜旋涂剂均匀涂覆于楔形小柱模板表面；(4)将涂覆了旋涂剂的楔形小柱模板放在烘箱中固化；(5)通过氧等离子体的方式封接芯片与多孔膜，实现多孔膜的分离。