[发明专利]一种用于类器官培养以及检测的微流控芯片及其应用

说明书

本发明提供一种用于类器官培养以及检测的微流控芯片及其应用，该用于类器官培养以及检测的微流控芯片包括微阀控制层、微阀薄膜层和处理层，所述微阀薄膜层设置于所述微阀控制层与所述处理层之间，且相邻的两层之间密封配合；所述微阀控制结构包括相互独立的气体通道；所述气体通道与所述微阀薄膜层相配合；所述处理层朝向所述微阀薄膜层的一侧设置有类器官培养结构、单细胞捕获和扩增结构以及微阀控制区，所述类器官培养结构以及所述单细胞捕获和扩增结构分别设置有多个微阀控制区；所述类器官培养结构与所述单细胞捕获和扩增结构连通。本发明的一个技术效果在于，设计合理，能够对类器官进行培养和检测，有利于对单细胞进行准确的分析检测。

技术领域

本发明属于微通道流体控制技术领域，具体涉及一种用于类器官培养以及检测的微流控芯片及其应用。

背景技术

类器官是在体外培养人体器官干细胞，生成与体内器官特征相似的细胞团。类器官作为一种体外3D细胞培养技术能稳定传递肿瘤的基因组和特征，保留了样本个体的异质性。研究证明类器官可囊括肿瘤中97%的基因突变。类器官技术首次提供了体外验证癌症药物实际疗效的可能性，因此成为癌症精准医疗领域最受关注的前沿技术之一。然而，在类器官培养过程中，特别在类器官的转移过程中，类器官细胞团容易受到机械性损伤，而且在培养过程中，类器官团之间容易发生融合，很难实现定位观察，而且样本量的不足也导致我们不能在孔板上对类器官进行高通量药敏试验。

另外，目前对类器官的分析大部分还是简单得观察类器官团的大小、判别细胞团的死活或者对类器官种群的研究。由于细胞是构成生命体的基本单位，而基于细胞种群的研究会在一定程度上掩盖单个细胞或少数细胞的一些重要信息。

因此，目前的类器官培养和分析过程中，由于类器官团之间容易发生融合，很难实现定位观察，同时也不利于对单个细胞进行准确的分析和研究。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种用于类器官培养以及检测的微流控芯片及其应用的新技术方案。

根据本申请的第一方面，提供一种用于类器官培养以及检测的微流控芯片，包括微阀控制层、微阀薄膜层和处理层，所述微阀薄膜层设置于所述微阀控制层与所述处理层之间，且相邻的两层之间密封配合；

所述微阀控制层上设置有第一液体入口、第一液体出口、消化液入口、第二液体入口、细胞悬凝液出口、扩增产物出口、微阀进气口以及微阀控制结构；其中，所述第一液体入口、所述第一液体出口、所述消化液入口、所述第二液体入口、所述细胞悬凝液出口、所述扩增产物出口均贯穿至所述处理层；所述微阀控制结构包括相互独立的气体通道，每个所述气体通道连接有一个用于控制气体通道内气体压力的所述微阀进气口；所述气体通道与所述微阀薄膜层相配合以控制各个微阀控制区的打开或者关闭；

所述处理层朝向所述微阀薄膜层的一侧设置有类器官培养结构、单细胞捕获和扩增结构以及微阀控制区，所述类器官培养结构以及所述单细胞捕获和扩增结构分别设置有多个微阀控制区；所述类器官培养结构与所述单细胞捕获和扩增结构连通；所述类器官培养结构分别与所述第一液体入口、第一液体出口、消化液入口连通；所述单细胞捕获和扩增结构分别与所述第二液体入口、细胞悬凝液出口、扩增产物出口连通；

通过控制相应的微阀控制区打开或关闭，肿瘤细胞与凝胶混合形成的凝胶混合液能够由第一液体入口进入类器官培养结构中，以对肿瘤细胞进行培养，并能够由第一液体出口排出；类器官消化酶能够由消化液入口进入类器官培养结构中并将类器官团消化成单细胞，以形成单细胞悬凝液；单细胞悬凝液从类器官培养结构进入单细胞捕获和扩增结构中，以捕获单细胞；由第二液体入口进入的细胞裂解液对单细胞进行裂解并形成细胞裂解液体，再由第二液体入口进入反应液流道的扩增酶溶液对细胞裂解液体进行扩增以形成扩增产物，并能够由扩增产物出口排出扩增产物。

可选地，所述气体通道包括第一气体通道、第二气体通道、第三气体通道、第四气体通道、第五气体通道、第六气体通道和第七气体通道；