[发明专利]一种多细胞多微环境多微生态因子高通量精准对比分析与设计用微纳流控阵列芯片反应器

说明书

一种多细胞多微环境多微生态因子高通量精准对比分析与设计用微纳流控阵列芯片反应器，采用嵌入式结构，两层PDMS板通过十字管道键合。PDMS A板通过输入口与微纳流控管道构成“两输入，四输出”、“三输入，四输出”结构，将3种不同因子与缓冲溶液混合成64种含因子1、因子2与因子3的混合溶液。每一个含三种因子的溶液输出口与3个细胞悬浮液输入口连通。每种细胞由PDMS B板的输入口输入，通过两层板连通口流进对应细胞培养室，同一微环境下：对不同列细胞培养室实现3种不同细胞的平行培养；对同一列细胞培养室实现三个同种细胞平行培养。本发明用于监控在多微环境、多微生态因子影响与控制因子动态浓度刺激下多细胞状态与命运的实验研究与检测分析。

技术领域

本发明属于医学细胞生物学实验及医疗检测装置领域，涉及一种多细胞及其多微环境、多微生态因子高通量精准对比分析与设计用微纳流控阵列芯片反应器。

背景技术

机体细胞与其微环境及机体微生物的相互作用在近年来成为医学细胞生物学领域的研究热点之一。观察、检测机体细胞在动态浓度的多因子刺激下所产生的一系列变化是研究机体细胞命运与状态的常用手段之一。微纳流控芯片以其独有的优势成为模拟机体细胞动态微环境的理想实验平台，在医学细胞生物学研究领域中具有广泛的应用。对外界溶解性因子(气体、代谢物、药物、细胞外基质材料、支架材料水凝胶等)进行合理控制是监控机体细胞的状态与命运的关键步骤，需要注意的是研究气体对机体细胞的作用时，需将气体事先溶于培养液中，从外部控制气体溶于培养液的量，已达到研究气体对机体细胞的作用的目的。

但目前却无法确定外界溶解性因子的最佳组合及其最佳浓度比例，这成为阻碍监控机体细胞状态与命运的重要因素，所以如何优化溶解性因子的组合及浓度是用于调控机体细胞命运与状态的亟待解决的关键问题。在优化外界溶解性因子的组合及其浓度比例的过程中，现有的研究多数是单独使用一种特定的溶解性因子或一种特定的浓度作为实验条件，这样既费时又不足以对研究进行有效地反馈。因此，需要一种能够快速而又精确地生成多种不同浓度溶解性因子的浓度梯度的组合，并且可以平行培养多种机体细胞的高通量精准对比分析与设计用微纳流控阵列芯片。

发明内容

针对现有技术存在的问题，基于流体力学和微纳流控芯片技术，本发明提供一种用于监控机体细胞在与其微环境及机体微生物的相互作用下细胞状态与命运的实验装置，具体为通过嵌入式浓度分散结构设计出微纳流控阵列，提供一种高通量精准对比分析与设计用微纳流控阵列芯片，能够快速而又精确地生成含3种溶解性因子的64种梯度浓度的溶液，并对3种细胞进行平行培养。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种多细胞及其多微环境、多微生态因子高通量精准对比分析与设计用微纳流控阵列芯片反应器，所述的微纳流控阵列芯片反应器够快速精确地生成含3种溶解性因子的64种梯度浓度的溶液，并对3种细胞进行平行培养。该微纳流控阵列芯片反应器采用嵌入式结构，由两层聚二甲基硅氧烷PDMS(polydimethylsiloxane)板和一块玻璃片组成，两层PDMS板通过“十字管道”进行精确键合后，与玻璃片键合在一起，从上到下依次是PDMS B板、PDMS A板、玻璃片；所述的两层PDMS板包括PDMS A板、PDMS B板，两层板上有特定因子溶液输入口和特定的细胞输入口。

所述的PDMS A板包括混合器、细胞培养室，上半部分是混合器，下半部分是细胞培养室。根据微纳流控管道输入口的位置，将该板分为A、B、C、D、E、F、G、H、I、J十层，以此来对各输入口进行标示。