[发明专利]一种高通量生物材料筛选微流控芯片

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物芯片，具体讲是一种高通量生物材料筛选微流控芯片。

技术背景

具有组织诱导功能的生物材料已成为当代生物材料领域的研究重点，其核心是通过材料自身优化设计，诱导体内干细胞定向分化。筛选最适合的生物材料，传统的方法主要通过材料与细胞共培养，利用细胞形态变化、增殖速率以及借助生化手段分析大量经消化处理的细胞裂解液，或是通过免疫荧光技术观察被固定细胞的一些功能蛋白，来间接地测试与评价材料对细胞行为的影响。这种方法存在效率低下，可控性差等问题，并且间接的检测结果很难反应真实的细胞变化。现阶段，微流控芯片在生物学最重要的应用领域之一就是细胞生物学。微流控芯片研究的对象是活细胞，可直接观察实验条件下的细胞变化，是普通蛋白或者基因芯片无法替代的。

因此，需要一种实时检测活细胞在生物材料的行为的微流控检测芯片，以高效地筛选生物材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，成本低且能够实现在一块芯片上同时检测细胞整体形态及细胞内标记蛋白活性在不同生物材料作用下的变化，实时监控生物材料对真实细胞的作用效果，提高检测准确率和检测效率，达到生物材料筛选的目的。

为了解决上述问题，本发明的技术方案为：一种高通量生物材料筛选微流控芯片，包括基片和微流控检测装置两部分，其特征在于：微流控检测装置贴附于基片上，微流控检测装置有一个细胞进样元件，由其引出2条以上的通道，每条通道连通着一个质粒转染元件，质粒转染元件的出口又与蛇形管道相通；蛇形通道出口分出2条以上的通道，每条通道连通着一个细胞捕获元件，每个细胞捕获元件和生化试剂及生长因子加载元件相互连通；细胞捕获元件的最终出口与废液池相连通。

上述技术方案中，所述生化试剂及生长因子加载元件进口处设有单向驱动微阀。

作为上述技术方案的优选实施例，所述细胞捕获元件下面的基片上，事先喷涂有需要被检测的生物材料。

作为上述技术方案的优选实施例，所述微流控检测装置的元件与装置均由光刻技术实现，均为PDMS材料，PDMS：聚二甲基硅氧烷PDMS(polydimethylsiloxane)，是一种广泛应用于微流控等领域的聚合物材料。它成本低，使用简单，同硅片之间具有良好的粘附性。生物材料由采用机械手精确喷涂的方式分区域包被到基片上；基片由透明材料制作。

由于上述细胞捕获元件可以捕获不同的细胞，因此在其下面的待检测生物材料，就可以同时检测多种细胞对它的相容性。同时，一个芯片上有多个细胞捕获元件，在其下面可以喷涂多种生物材料，因此还可以实现在一块芯片上同时检测多种生物材料的细胞相容性与组织诱导效果。

本发明的最主要效果是：由于在同一芯片上组装有细胞分选元件、细胞捕获元件和质粒转染元件，在检测过程中，实现在一块芯片上同时检测不同生物材料作用下，细胞整体形态及细胞内标记蛋白活性的变化，监控生物材料对真实细胞的作用效果，大大降低检测成本，提高检测准确率和检测效率，达到生物材料筛选的目的。

附图说明

图1为本发明的俯视结构示意图；

图2为本发明从底部基片侧视的生物材料喷涂局部示意图。

图中：1.基片；2.微流控检测装置；3.细胞进样元件；4.通道；5.质粒转染元件；6.蛇形通道；7.单向驱动微阀；8.生化试剂及生长因子加载元件；9.细胞捕获元件；10.废液池；11.生物材料；12.与11不同的另一种生物材料。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

参见图1至图2：所示的一种高通量生物材料筛选微流控芯片，首先将需要筛选的不同生物材料11、12采用机械手精确喷涂的方式分区域包被到芯片基片1上。将评价生物材料用的干细胞通过微流控检测装置2的细胞进样元件3加入到芯片上；细胞经过通道4进入质粒转染元件5，将评价干细胞诱导效果的荧光生物探针转染进入干细胞内，再让细胞经过蛇形通道6排列为单个线性流动，进入细胞捕获元件9捕获单个细胞；用单向驱动微阀7通过生化试剂及生长因子加载元件8加入细胞生长营养液，使其粘附生长，孵育足够时间。将高通量生物材料筛选微流控芯片放置到显微镜检测系统下，用荧光CCD采集细胞内不同波长荧光，自动计算荧光效率。根据不同探针的荧光效率检测细胞内特定蛋白的活性变化，判定出不同生物材料对干细胞诱导的实际作用效果。最后废液流入废液池10收集处理。