[发明专利]高效药物筛选的微流控芯片

说明书

本发明公开了一种高效药物筛选的微流控芯片，包括：芯片本体以及形成于所述芯片本体内的微流道结构，所述微流道结构包括位于所述芯片本体上游的浓度梯度生成单元、位于所述芯片本体下游的细胞进样单元、与所述浓度梯度生成单元的下游连通的混合单元以及连通于所述混合单元和细胞进样单元之间的细胞培养单元。本发明通过流道容积的设计，使得单位时间内的候选药物的流量具有一定的梯度、而配置液则保持等量，两种溶液混合后能够形成一系列浓度的候选药物溶液；本发明在形成候选药物的流量梯度的过程中不需要考虑两种溶液的均匀混合，故不局限于传统的“逐层增加”的方式，流道结构层数能大大减少。

技术领域

本发明涉及药物筛选领域，特别涉及一种高效药物筛选的微流控芯片。

背景技术

在新药研发过程中，药物筛选是对可能作为药物使用的物质采用适当的方法，检测其可能存在的药理活性，为开发新药提供试验数据，恰当的药物筛选策略能提高筛选的效率，缩短新药的开发周期。

基于微流控芯片的高通量药物筛选技术由于其快速、高效等特点，现在被广泛用于药物的初步筛选。微流控芯片在细胞水平药物筛选方面具有许多独特优势，例如微流控芯片操作所需的细胞量、药物很少，适合来源稀缺的细胞或是价格昂贵的药物的研究；微流控芯片能够通过流道结构的设计，便利地生成多种浓度梯度，从而研究药物浓度与效果的关系。相比于传统实验操作中需要人工配置多种浓度的药物而言，采用微流控芯片生成浓度梯度具有显著的优势。

目前微流控芯片中普遍采用的浓度梯度生成结构是“圣诞树”结构及其变形结构，其基本原理是：当存在浓度差的两种流体通过设计好的微通道网络，溶液经过多次重复地分离、混合后，每个支路包含不同比例的原溶液，最终在圣诞树形的网络结构底部形成浓度梯度。例如专利CN113171807A公开的一种浓度梯度与细菌检测一体化的微流控芯片及其设计方法、CN206502830U公开的一种溶液梯度产生和细胞培养微流控芯片、CN105080627A公开的一种用于药物筛选的集成化微流控芯片及其应用方法，这些均是采用“圣诞树”结构或其变形结构来生成浓度梯度。但这种结构存在一些缺陷：一方面，其通过多个“圣诞树”层数实现多个浓度梯度的形成，每增加一层，该层中会增加1-2个流道单元，从而增加1-2个浓度梯度，例如，第一层一般为3个流道单元，从而具有3个浓度，第二层为4-5个流道单元，从而具有4-5个浓度，通过增加流道单元来增加浓度梯度数量，但其结构的原理是通过上层的几个不能浓度的溶液进行混合来新增若干个浓度，为保证较均匀的浓度梯度，每层增加的流道单元不能超过一定数量，所以，为获得较多的浓度梯度，会需要较多的层数。例如，当需要8-9个浓度梯度时，通常至少需要4层(例如专利CN113171807A包括4层，能生成6个浓度；专利CN206502830U包括4层，能生成8个浓度；专利CN105080627A包括6层，能生成8个浓度)。这样导致流道冗长，浓度梯度生成效率低。另一方面，每个流道单元中通常时采用迂回弯折的流道结构(如S形流道结构)来实现两种液体的混匀，层数高、流道单元多，导致整个流道结构中存在众多迂回弯折的流道结构，这会使得流道阻力大大增加，流道长度成倍增长，从而会进一步降低液流速度，降低浓度梯度的形成效率，且还会导致因药物粘附流道壁而造成的药物损失增加。

所以，现在有必要对现有方案进行改进，以提供更为可靠的适用于药物筛选的微流控芯片。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高效药物筛选的微流控芯片。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高效药物筛选的微流控芯片，包括：芯片本体以及形成于所述芯片本体内的微流道结构，所述微流道结构包括位于所述芯片本体上游的浓度梯度生成单元、位于所述芯片本体下游的细胞进样单元、与所述浓度梯度生成单元的下游连通的混合单元以及连通于所述混合单元和细胞进样单元之间的细胞培养单元；

所述浓度梯度生成单元包括梯度生成结构和浓度配置结构，所述梯度生成结构包括进药口、与所述进药口连通的第一分配腔、与所述第一分配腔连通的第一分配通道组以及与所述第一配通道组连通的若干个第二分配通道组。