[发明专利]一种基于微流控的卵细胞培养装置

说明书

本发明公开了一种基于凹槽捕获的卵细胞芯片培养装置，属于微流控技术领域。该装置由主体固体结构、入口、细胞培养腔结构、主通道结构、脱气室结构、出口和下底板结构组成，可以实现微尺度条件下的细胞培养。通过设计低压抽吸口将细胞捕获到培养腔中，实现低入口流速下细胞即可进入细胞培养腔中，克服了高流速下剪切力对卵细胞的破坏；并通过在主通道结构中增添脱气室结构，实现流体通道中的气泡逐渐减小并消失，实现卵细胞稳定的培养和观测。本发明有利于进行卵细胞的培养与观测，对人类生物医学的科学研究具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种新型的微尺度下卵细胞培养装置，具体涉及卵细胞培养的微流控芯片。本发明属于微流控技术研究领域。

背景技术

在生物、化学、医学领域，细胞培养是常见的技术手段之一，卵细胞的生存环境要求十分高，既要做到无菌，又要有温度的要求、pH值的要求，还要求有培养液营养成分的更新和灌注等。微流体技术在便携性，自动化，高通量以及在单个芯片上集成多种功能的优势使其成为化学分析，细胞生物学和医学等多个领域的卓越平台。微流体甚至可以增强一些生物有机体的繁殖，发展和效能，尤其是在辅助生殖技术。大多数细胞都是在常规微孔板中进行培养，常规微孔板中的静态培养环境可能会导致化学合成物在细胞表面的累积，以及细胞代谢的交叉污染，一些需要在自然流体环境中培养的细胞不能通过静态培养模仿，在对卵细胞进行观察移动的过程中，多步操作还会对卵细胞进行污染与破坏，且操作过程较为繁琐复杂，已有存在的细胞捕获培养装置需要高流速才能实现细胞的拖拽与停靠，此过程产生的高剪切力可能会对卵细胞产生损伤。因此，发明一种新型的可用于长时间在显微镜下对卵细胞进行长时间的培养和观测的实验装置具有重要的科研价值。

发明内容

本发明的目的是实现活细胞在显微镜下进行实时观测，设计一种基于微通道凹槽的芯片装置，该装置可以通过对卵细胞进行低压抽吸进行实现细胞的固定和培养，并可以在显微镜下实现实时观测。其操作简单，应用范围广，具有较高的科研应用价值，其采用的技术方案如下：

本发明采用的技术方案为一种基于微流控凹槽的细胞培养装置，包括主体固体结构1、培养液入口2、细胞入口3、细胞培养腔结构4、低压抽吸口和培养液出口5和10、真空入口6、脱气室结构7、主通道结构8、出口9、真空出口11和下底板12。

具体而言，培养液入口2、细胞入口3、细胞培养腔结构4、低压抽吸口和培养液出口5和10、真空入口6、脱气室结构7、主通道结构8、出口9、真空出口11为主体固体结构1上的凹槽或孔洞结构，且各凹槽或孔洞结构为芯片工作时的流体流动区域；将细胞入口与培养液入口分开设计，省去频繁更换入口试剂的麻烦。此结构不局限于单个卵细胞的培养，通过阵列结构，可实现多个卵细胞的培养。

细胞培养腔结构4设计成锥形结构，便于细胞的固定，不会被冲走，脱气室结构7利用PDMS的透气性，维持脱气室真空状态，利用气压差，实现整个流体通道中气泡的减小和消失。实验装置的整体尺寸可根据所培养细胞的尺寸进行设计。

所述主体结构1和底板12均由聚二甲基硅氧烷制作，并通过氧离子上下键合固定，下底板12置于主体结构1底部，以支撑芯片主体结构并提供流动空间。

本发明总体工作过程如下：

通过入口3将细胞通入主通道8中，在低压抽吸口5处通过蠕动泵进行轻微抽吸，使得细胞在重力以及抽吸作用下进入细胞培养腔4中并固定，开启入口2通入培养液，将孔洞5改成培养液出口，细胞通过流动的细胞培养液在细胞培养腔4中稳定的保持固定状态。在细胞的装载，固定和培养的整个过程中，总是开启真空入口6，脱气室7中保持真空状态，PDMS的透气性实现流体通道和细胞培养腔4中的气泡逐渐变小并消失，实现细胞稳定的培养以及观测。

附图说明

图1是本发明芯片的三维结构示意图。

图2是本发明芯片的平面结构示意图。

图中：