[发明专利]可定位细胞及生物体的微流控芯片及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种微流控芯片，特别是一种突出的、用于定位单个或多个细胞或完整生物体的围栏结构，以及围绕此结构对称分布的、可以进行细胞活力分选的微管道装置及其使用方法。

背景技术

微流控(Microfluidics)技术，是一种在微米量级的结构中处理微量(10^-9L～10^-18L)样品的反应体系(Nature.2006，442：368-73，Whitesides G M.)。微流控技术与生物化学分析领域的结合起源于毛细管电泳的研究。微流控技术因为其具有的反应速度快、检测灵敏度高、样品消耗量低和设计操作灵活的特点，已广泛应用于从生物分子、细胞、组织水平到单个微生物体水平的研究中。

细胞在研究体系中的定位通常是研究细胞生理机制的基础。如在对细胞代谢产物、细胞生长发育过程和细胞与环境的相互作用等研究中，为了稳定的施加实验条件和连续的进行观测，往往需要细胞在整个过程中有一个固定的位置。另一方面，细胞的分布在某些特殊研究中也十分重要，如神经元之间的信号联系会因细胞的排布不同而有很大的差异。此外，特殊细胞的活性筛选、细胞的培养和细胞状态的动态监控也是对细胞机理进行研究所必须的实验技术。

目前，微流控技术已在细胞定位、细胞分选、培养液置换和细胞检测分析等方面得到广泛的应用。但是，能够将各步骤集成实现的微流控器件仍有待开发。而在体外受精领域，此种器件的需求更显迫切。体外受精技术是指运用医学手段，人为的将哺乳动物的精子和卵母细胞在体外结合，完成受精过程。该技术已成为治疗人类不孕不育问题的重要手段。目前临床应用的常规体外受精技术包括卵细胞获取、精子活力筛选、受精、培养液置换和胚胎早期培养几个步骤。除卵细胞的获取外，其他几个环节均是在试管或培养皿中完成，需要大量的手工操作，且温度、湿度环境不易控制，集成性较差。因此，能够实现细胞定位，并且可以把细胞的活力筛选、细胞相互作用、换液和细胞动态监测集成的微流控器件对于体外受精和辅助生殖领域的研究具有现实的意义。

US6193647公开了一种用于处理胚胎的微流控芯片，在微管道中设计了收缩结构而将胚胎固定在要求的位置，但是这种方法无法在群体中选择单个胚胎，并且在处理一个以上胚胎的时候，定位和或回收都并不便利，收缩的结构还有可能对胚胎造成较大的剪切力损伤。美国奥瓦图尔研究股份有限公司申请了一项用于处理细胞、胚胎或者卵母细胞的装置专利(CN200480033049.1)，在微管道中设置了井的阵列，并设计了开向每个井的流体通道。这种井的装置虽然也可以处理群体细胞，但是井与井之间没有开口的缝隙，因而并不利于不同井的细胞/生物体之间或细胞/生物体与环境之间进行物质交换，其他细胞/生物体也无法通过缝隙进入井中，不同井中的细胞/生物体也不可能形成直接接触，因而应用有一定的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微流控芯片。

本发明提供的微流控芯片包括围栏阵列层和设置在所述围栏阵列层上方的盖层；所述围栏阵列层包括一底片和设置在所述底片上的用于定位并容纳样品的至少一个围栏；所述盖层包括一盖片和开设在所述盖片上的定位孔和至少一个进样孔，所述定位孔位于所述围栏上方并与所述围栏相通；所述进样孔与所述定位孔之间的围栏阵列层和/或盖层上开设有微管道，所述微管道与所述进样孔和所述定位孔均相通。

进一步讲，所述围栏阵列层上的微管道开设在所述围栏阵列层的上表面，所述盖层上的微管道开设在所述盖层的下表面。

上述进样孔为2个以上时，所述进样孔均匀分布在以所述定位孔为圆心的圆周上；所述进样孔优选为2-8个。

上述围栏的横截面为封闭或非封闭的正多边形或圆形，所述正多边形优选是正方形、正六边形或正八边形。

上述围栏的高度大于所述样品上距离最大的两点之间长度，优选是10-500μm。

上述围栏是非封闭的形状时，所述围栏由2个以上(含2个)的组成体组成；所述组成体的横截面形状为圆弧形、方形、三角形或圆形。

上述样品为卵细胞或生物体(如线虫)时，所述组成体之间的间隙以能够阻止所述卵细胞或生物体流动至所述围栏外为准。

上述围栏阵列层和所述盖层的厚度均为1-10mm，优选为2-10mm。

上述进样孔的直径为1-10mm，优选为2-10mm；所述定位孔的直径为1-100mm，优选为2-100mm。

上述微管道深5μm-500μm，优选10μm-500μm；长2mm-100mm，宽5μm-2mm。