[发明专利]一种微流控芯片及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种微流控芯片及其制备方法和应用，所述微流控芯片由2个浓度梯度生成单元，1～10个混合单元和细胞培养单元构成，混合单元的入口为浓度梯度生成单元的药物溶液出口，浓度梯度生成单元的最上端为药物溶液或培养基入口。该微流控芯片集成有浓度梯度生成单元和混合单元，最终可生成多种药物不同水平的浓度混合刺激固定在特定的细胞培养单元的细胞，在显微镜下可以直观地研究细胞在生长过程中对多药物多水平联用的反应，为大规模的药物联用筛选提供了新思路和新研究技术，主要应用于细胞生物学、遗传学和药物筛选等相关领域，是一种可广泛用于各种细胞分析的新工具。

技术领域

本发明属微流控芯片技术领域，特别涉及一种微流控芯片及其制备方法和应用。

背景技术

细胞培养是药物研发过程中不可缺少的重要步骤，常规的细胞培养在高通量筛药方面有很多不足，而在多水平药物联用筛选方面更是很少涉足，还没有高通量的筛选平台。多种药物多水平联用，能更真实地反映人的实际用药情况，研究药物联用对细胞的影响，模拟人体组织药物之间的互相影响，也有利于快速筛选新药药物联用的疗效和毒性。因此，发展一种便捷、快速、高效、低成本的药物联用筛选技术，是药物筛选和细胞生物学等领域的迫切需求。

近年来，微流控芯片分析技术已成为分析化学中一个重要的研究方向，是其中最活跃的一支，无论是在科研还是应用领域都获得了广泛的重视。微流控芯片技术作为一门迅速发展起来的科学技术，已经在生物医学领域展现了其独特的优势，更因其同细胞尺寸匹配、环境同生理环境相近、在时间和空间维度上能够提供更为精确的操控，易于通过灵活设计实现多种细胞功能研究等特点而成为新一代生物仿生和细胞研究的重要平台。现有阶段的基于微流控芯片的细胞分析平台大多是利用同生物相容性好的PDMS硅胶材料作为芯片材料，具有很好的生物相容性，透光透气，实现芯片内的细胞培养和各种生物物理、生物化学刺激以便得到在不同细胞外微环境下细胞的行为变化，诸如存活、增殖、凋亡、分化等。

微流控芯片作为一种新型的分析检测平台，具有高通量、集成化、多重平行分析、便携式、易操作、成本低等优点，已经在众多领域获得了广泛应用。 然而，采用微流控芯片，在其表面制备微结构和微通道，依靠微通道中液体之间的混合效应驱动多种药物进行多水平混合，同时完成细胞的培养及检测，目前在药物联用筛选的应用领域尚未有实质性的突破。

发明内容

本发明涉及一种微流控芯片及其制备方法，该微流控芯片集成有浓度梯度生成单元和混合单元，最终可生成多种药物不同水平的浓度混合刺激固定在特定的细胞培养单元的细胞，在显微镜下可以直观地研究细胞在生长过程中对多药物多水平联用的反应，为大规模的药物联用筛选提供了新思路和新研究技术，主要应用于细胞生物学、遗传学和药物筛选等相关领域，是一种可广泛用于各种细胞分析的新工具。

一种微流控芯片，所述微流控芯片由2个浓度梯度生成单元，1～10个混合单元和细胞培养单元构成，混合单元的入口为浓度梯度生成单元的药物溶液出口，浓度梯度生成单元的最上端为药物溶液或培养基入口；

所述的浓度梯度生成单元为一个树状的、从上至下逐层增加分支的结构，每个分支的通道为迂回的折线形，最末端分支数量为混合单元数量的二分之一，且其每一个出口通过一个微通道与混合单元最上端相连，

所述的混合单元，为浓度梯度单元末端通道分支两个微通道，混合单元快速微通道和混合单元慢速微通道，混合单元快速微通道为长直通道，混合单元慢速微通道为长迂回的折线形通道，每个混合单元的长直通道与对侧的长迂回的折线形通道相连通，长迂回的折线形通道与长直通道的长度比例可以为1：1～10：1。

所述的细胞培养单元包括细胞培养室，上端为混合单元的药物溶液出口，下端为细胞培养单元出口。

一种微流控芯片的制备方法，按照以下步骤进行：用计算机辅助设计软件设计和绘制微流控芯片中的微结构和微通道图形，包括浓度梯度生成单元、混合单元、细胞培养单元；通过微加工技术在各层微流控芯片基材表面加工所需的微结构和微通道。