[发明专利]用于细胞迁移实验的芯片装置、制备方法及实验方法

权利要求书

1.一种用于细胞迁移实验的芯片装置，其特征在于：包括芯片基层，

所述芯片表面包含多个重复功能单元；

每个功能单元至少包含接种区、隔离区和迁移区三个功能区域；

其中，

所述接种区是细胞起始接种黏附的区域，接种区表面具有疏水性；

所述隔离区是位于接种区外围设置隔离柱体阵列，所述隔离柱体阵列将接种区包围形成一个环形结构，相邻隔离柱体之间保留设定的间隙，隔离柱体外表面具有疏水性；

所述迁移区位于隔离区外围；

接种区表面设置疏水材料，其中疏水材料的滚动角与液面高度及隔离柱体间隙满足以下条件：

设液体表面张力为F，张力系数为γ，液面高度为h，柱体间隙宽为d，柱体与液面相切的角度值为θ，表面张力的作用面积为S，表面张力造成的向液体内部的压强为Pγ，液体对器壁造成的向外的压强为P；

根据拉普拉斯方程的推导：

F＝(2h+d)*γ*COS(π-θ)

液体受到的表面张力造成的压强Pγ＝F/S＝F/dh＝(2h+d)*γ*COS(π-θ)/dh

液体对器壁的最大压强P＝ρgh

PPγ时液体不溢出；随着液面身高P＝Pγ，液面高度达到最大值；当PPγ时液体溢出隔离柱外，隔离作用消失；

则液面高度的最大值其中θ∈(π/2,π)。

2.根据权利要求1所述的用于细胞迁移实验的芯片装置，其特征在于：所述隔离区的相邻柱体之间的设定的间隙尺寸范围是10微米到4毫米。

3.根据权利要求1所述的用于细胞迁移实验的芯片装置，其特征在于：所述隔离柱体的形状是直立柱、椎体、柱体面或底面不规则柱体、底面不规则球面体。

4.根据权利要求1所述的用于细胞迁移实验的芯片装置，其特征在于：所述隔离柱体高度范围为50微米～4毫米；

所述隔离柱体最长径范围是50微米～5厘米；

所述隔离柱体最短径范围是50微米～5厘米。

5.根据权利要求1所述的用于细胞迁移实验的芯片装置，其特征在于：所述迁移区内设置有不同高度、深度、曲率、倾角的界面。

6.根据权利要求1所述的用于细胞迁移实验的芯片装置，其特征在于：所述材料包括PDMS、PS、PC、PP、PE、PET、PEG、PLA、PGA、PLGA、PMMA、COC、COP。

7.根据权利要求1所述的用于细胞迁移实验的芯片装置，其特征在于：

所述接种区为直径4mm的圆形；

所述隔离区为长方柱体，柱底面为边长200微米的正方形，柱体高度为500微米；

所述迁移区为直径200微米，深度60微米的圆坑；

所述芯片基层直径为35mm的圆形，内部包含21个重复单元。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的用于细胞迁移实验的芯片装置的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S100、首先设计芯片图纸；

S200、再根据图纸进行3D打印或激光刻蚀；或根据图纸制备模具，再用铺膜或注塑的方式进行成品加工；

其中，模塑法制备芯片时：

首先将PDMS溶液与固化剂以10:1的比例混合，真空除泡；

接着将PDMS浇注于模具表面，再次抽真空排除模具内气泡；

最后将模具放入100℃烘箱，恒温两小时，取出冷却、脱模。

9.一种细胞迁移实验方法，采用权利要求1-7任意一项所述的用于细胞迁移实验的芯片装置，其特征在于：

包括以下步骤：

将芯片装置放在6孔板内；

首先将消化好的HUVEC细胞用培养基稀释到5*10⁵/mL的浓度；

接着在每个单元内的接种区内，接种10微升的含细胞的培养基；

培养基被隔离区的柱体限定在接种区内，待细胞黏附稳定后，吸掉隔离区的培养基，向6孔板孔内加入5mL培养基，将芯片装置表面完全浸没；

之后用显微镜记录细胞向迁移区迁移的过程。