[发明专利]一种用于研究纳米粒子与细胞相互作用的芯片及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于研究纳米粒子与细胞相互作用的芯片及其制备方法，该芯片由上中下三层组成，上层是细胞植入层，中层是细胞培养层，下层是气体通入层；上层设有细胞及其培养基质注入口；中层设有细胞培养室、纳米粒子分散液的流体通道和进口、纳米粒子和细胞混合液的流体蛇形通道和出口；下层设有气体通道、进口和混合室。该方法简单，粒子与细胞的作用能够在芯片上完成。所得的产物能充分满足粒子与细胞相互作用的检测要求。本发明制备的芯片更接近体内细胞微环境和微结构，更加满足体内纳米粒子与细胞动态相互作用的系统。

技术领域

本发明涉及纳米粒子与细胞相互作用的器件的制作，涉及一种用于研究纳米粒子与细胞相互作用的芯片及其制备方法，特别是用于研究纳米粒子转染细胞的方法，属于化学、生物与材料领域。

背景技术

随着纳米科技的迅速发展，纳米材料的应用越来越广泛，人类及动植物与纳米材料的接触已经不可避免。纳米粒子尺寸小、比表面积大、表面态丰富、化学活性高，具有许多块体及普通粉末所没有的特殊性质，许多在普通条件没有生物毒性的物质，在纳米尺寸下却表现出很强的生物毒性。因此纳米材料的安全性研究备受各国政府和科学家们的关注。

然而尽管纳米材料的种类和应用范围都在迅速增加，人们对纳米材料的生物安全性的深入研究却还显得十分缺乏。现在国内外很多课题组研究了包括富勒烯、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、金、氧化铁、氧化铝、氧化锌、二氧化钛、二氧化硅、硫化锌、硒化锌等在内的多种典型的碳基纳米材料、金属及其氧化物纳米材料和半导体（绝缘体）纳米材料的生物安全性。从纳米生物安全性研究所涉及的纳米粒子种类来看，常见的重要纳米材料多数都有涉及。研究纳米材料的方法主要包括细胞毒性的测试，具体包括对线粒体、细胞氧化应激和凋亡均的影响，因此研究纳米材料与细胞的相互作用尤为重要，但是目前的方法主要以粒子与细胞共孵育为主，时间长，试剂量大。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种研究纳米粒子与细胞相互作用的芯片产品。

本发明的再一目的在于：提供一种上述产品的制备方法。

本发明目的通过下述方案实现：一种用于研究纳米粒子与细胞相互作用的芯片，由上中下三层组成，上层是细胞植入层，中层是细胞培养层，下层是气体通入层；其中，上层设有细胞及其培养基质注入口；中层设有细胞培养室、纳米粒子分散液的流体通道和进口、纳米粒子和细胞混合液的流体蛇形通道和出口；下层设有气体通道、进口和混合室；其中，中层的细胞培养腔和下层的气体混合室为直径相同的圆形，且位置完全对应，界面处采用透气不透水的薄膜分隔。

所述芯片上中下三层为长方体，大小完全一致；上中下三层用胶水紧密相连，不漏气、不漏液。

所述芯片的上中下三层长方体的长宽高为5厘米、3厘米和2毫米。

所述芯片的片基为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚碳酸酯（PC）、玻璃、硅片的一种或几种；所述芯片的透气不透水的薄膜为聚四氟乙烯膜（PTFE膜）、硅胶薄膜、聚酯膜（PET膜）、PTFE表面涂层培养基质薄膜的一种或几种；所述芯片的培养基质为明胶、壳聚糖、丝素蛋白、纤维蛋白胶、基质胶、海藻酸钠、聚乙二醇的一种或几种。

所述芯片上层的注入口为圆形，直径为2毫米，高度为2毫米。

所述芯片中层的培养室直径为1厘米，高度为2毫米；分散液流体通道和混合液流体蛇形通道为直径为1毫米的管状结构。

所述芯片中层的分散液流体注入方式采用注射泵注入，注射泵的推进速度0.1ml/h-0.3 ml/h。

所述芯片下层的混合室为圆形，直径为1厘米，高度为1毫米；气体通道为直径为1毫米的管状结构。

所述芯片下层的气体为二氧化碳、氮气、氧气的混合气。