[发明专利]生物芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微机电系统(MEMS)和细胞生物学技术领域，特别是涉及一种生物芯片及其制备方法。

背景技术

结合生物技术和微机电系统技术的生物微机电系统(Biology-Micro Electromechanical System，简称Bio-MEMS)技术可以将生命科学研究中的不连续分析过程(如样品制备、化学反应和分析检测)实现连续化、集成化、微型化，从而获得所谓的微全分析系统。该系统包括进样、分离、反应和检测，广义的系统还涉及到输运，其最终目标是在微芯片上实现化学全分析，以之取代常规分析实验室的所有功能。与传统仪器相比，微全分析系统具有体积小、重量轻、成本低、便携带、防污染、分析过程自动化、分析速度快、所需样品和试剂少等诸多优点，对生物学、分析化学、医学等相关领域产生了革命性的影响，成为MEMS技术研究中的重要领域。

间充质干细胞(Mesenchymal Stem Cell，MSC)具有多项分化潜能，成为组织工程和再生医学领域非常重要的细胞供体。它不仅在基础科学研究领域具有广泛的应用，也存在巨大的临床应用潜力。目前人们通常从骨髓或脂肪组织中分离MSC。因为抽取骨髓和脂肪对人体有一定影响，因此MSC的供体较少，限制了MSC的应用。近来，人们发现脐带血中也有较多的MSC，婴儿出生后脐带血即成为废弃物，因而来源丰富，可解决MSC供体不足的问题，但是脐带血MSC的分离和扩增存在以下问题：

1、从脐带血中分离的MSC经常混有破骨细胞(OsteoclasticCell，OC)

常用的从脐带血中分离MSC的方法是用密度梯度离心分离方法，利用脐带血中各种细胞密度的差异，将MSC分离出来。但是这样分离出来的细胞并不是纯粹的MSC，而是一类称为单个核细胞的细胞。这类细胞中混有OC。破骨细胞OC较大，生长较快，与MSC抢夺资源，必须去除。通常的去除方法是用差速消化法，即：在原代细胞在培养瓶中贴壁后，利用OC与培养基底粘附较紧的特性，采取较短的消化时间，使MSC与OC分离。

2、差速消化法增加消化次数，对细胞会造成额外的损伤

消化是用胰蛋白酶等试剂处理细胞，令其表面与胞外基质粘附的蛋白分子破坏或失效，使细胞与基底分离。消化对细胞有伤害，来源于人体的细胞一般只能承受5-10次上述消化处理。

3、分离自脐带血的MSC数量少需要多次扩增方能达到足够的数量

脐带血量少，因此分离出的MSC数量亦较少，大约每个供体可以分离出104-105个MSC。而组织工程或者临床应用所需的细胞数远多于此，大约需要107-108个细胞，这就需要在体外对脐血中分离的MSC进行扩增。由于MSC对生长环境要求较高，需要较大的细胞密度方能正常生长、增值，因此MSC必须先需接种到小培养孔中以保证细胞密度，待其长满培养瓶后，经过数次消化、传代方能扩增才能达到一定数量。该过程耗时长，最重要的是需经多次消化，会对细胞的功能、状态造成不利影响。

综上所述，解决脐血MSC分离和扩增的问题的关键是，降低该过程中所需的消化次数，在消化次数尽量少甚至不要消化的情况下获得大量的脐血MSC。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何在消化次数尽量少甚至不要消化的情况下获得大量的脐血MSC，以实现脐血MSC分离和扩增。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种生物芯片，包括离心分离器和富集器，以及位于离心分离器的中心处的进样口，所述离心分离器和富集器上分别具有排放口，所述离心分离器上具有离心分离器出口，所述富集器上具有富集器入口，所述离心分离器出口与所述富集器入口相连接；

其中，所述离心分离器包括涡旋式微流体通道和沿微流体通道内的流体流动方向布置于所述微流体通道内的若干微立柱，所述微立柱将微流体通道分成内流道和外流道。

优选地，所述富集器包括富集单元，所述富集单元的底部具有缝隙或者网格，其大小设计为使得所要富集的细胞不会从缝隙或者网格流过。

优选地，所述富集单元为方形直壁漏斗状，所述富集单元底部为以一定间隔布置的梳齿，每个所述梳齿的长度为50-100μm，各梳齿之间的距离为5-18um。

优选地，所述富集单元的深度为30-150μm，宽度为50-150μm。

优选地，所述富集单元的深度为30-50μm。

优选地，所述富集单元的入口处内侧为直壁，入口处外侧为流线形过渡。