[发明专利]一种多维微流控芯片及其使用方法

说明书

本发明设计了一种多维微流控芯片并提出了其使用方法，该多维微流控芯片包括盖片层、腔室层一、腔室层二、纳米多孔膜、通道层和基底层，腔室层一和腔室层二上设置有若干均匀的用于化学反应或生物细胞培养的腔室，通道层上沿芯片长度方向设置有若干平行的直通道，直通道最右侧为出样孔，腔室层一和腔室层二上等间距设置有若干与直通道相对应的腔室，纳米多孔膜上设置有若干的通孔，盖片层最左边设置有一列供进样针管通过的入口，入口正下方为直通道的开口端。本发明利用改性的聚二甲基硅氧烷实现了芯片的有效封装，利用纳米多孔膜的微孔透过性有效解决了细胞培养液和药物的随时更换，多腔室和多管道的设计解决了药物和细胞消耗大的问题。

技术领域

本发明属于微流控芯片技术领域，具体涉及一种多维微流控芯片及其使用方法。

背景技术

微流控芯片技术是将实验室的各种分析技术整合于一块面积为几平方厘米的芯片上，它涉及了物理、生物、化学、流体力学、材料学等多学科和多领域。近年来，随着科学技术的发展，微流控芯片技术已成为一种重要的分析检测工具。因其具有成本低廉、操作性强、生物兼容性好、微型化、便携式等现场快速检测优势，将在医学快速诊断、食品安全快速检测以及环境质量快速监控等领域具有巨大潜在应用价值。

微流控芯片上的生化实验、探索和应用，一直在火热进行中，临床、医药、食品和环境监测等领域对于生化检测一直是人们关注的重点，尤其对于各种组织、细胞和细菌的分析与检测更是重要的一部分，而对于它们的分析检测都离不开长期的培养和高通量的药物测试。对于生物细胞和细菌的培养、检测和药敏试验等在微流控芯片上的研究是科研领域的热潮，现今对于芯片上培养技术一般是腔室培养、管道培养和凝胶技术。各式各样的微流控芯片的研发推动着微流控芯片技术的快速发展，但现目前的芯片仅能使用几种常规的材料，如玻璃、硅、聚二甲基硅氧烷、有机玻璃，其他材料的键合封装一直无法解决，同时，芯片在细胞培养中难以实现培养液和药物的随时更换，并且对细胞进行药敏性测试时需要测试多种药物和不同的浓度，这时就会消耗大量的药物，测试时间也较长。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种多维微流控芯片并提出了其使用方法，利用改性的聚二甲基硅氧烷实现了芯片的有效封装，利用纳米多孔膜的微孔透过性有效解决了细胞培养液和药物的随时更换，多腔室和多管道的设计解决了药物和细胞消耗大的问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种多维微流控芯片，包括盖片层、腔室层一、腔室层二、纳米多孔膜、通道层和基底层，腔室层一和腔室层二上设置有若干均匀的用于化学反应或生物细胞培养的腔室，通道层上沿芯片长度方向设置有若干平行的直通道，直通道最右侧为出样孔，腔室层一和腔室层二上等间距设置有若干与直通道相对应的腔室，纳米多孔膜上设置有若干大小均一的通孔，盖片层最左边设置有一列供进样针管通过的入口，入口正下方为直通道的开口端。

进一步，盖片层、腔室层一、基底层材质为聚二甲基硅氧烷，腔室层二和通道层材质为改性聚二甲基硅氧烷。

进一步，改性聚二甲基硅氧烷通过以下方法制备得到：聚二甲基硅氧烷和80％乙氧基化的聚乙烯亚胺溶液按10g：20～50μl的比例搅拌均匀后抽真空，得到改性聚二甲基硅氧烷。

进一步，通道层和基底层通过以下方法制备得到：将改性聚二甲基硅氧烷紧贴在阳膜上，在90℃温度下加热20～30min至半凝固，再加入聚二甲基硅氧烷在90℃温度下加热10～20min至凝固，得通道层。

进一步，腔室层一和腔室层二通过以下方法制备得到：将旋涂的聚二甲基硅氧烷在75℃温度下加热20～40min，再旋涂改性聚二甲基硅氧烷，加热至黏性状态，得腔室层薄膜，通过打孔器或者激光打孔方式形成阵列腔室。

进一步，旋涂聚二甲基硅氧烷和改性聚二甲基硅氧烷时，转速为500～2000r/min，时间为15～60s。

进一步，纳米多孔膜材质为聚碳酸酯，孔的大小为1～900nm。