[发明专利]一种用于单细胞分离的液滴微流控芯片及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于单细胞分离的液滴微流控芯片及其制备方法。该芯片由两层组成，上层为液滴生成单元，下层为液滴捕获单元；液滴生成单元设置有下述结构：分散相入口(1)、连续相入口(2)、分散相进液通道(3)、连续相进液通道(4)、液滴生成十字通道(5)、液体流出通道(6)、出液口(7)、储液池(8)。该芯片采用光刻和腐蚀方法制备出通道部分突起的SU‑8芯片模板，经过聚二甲基硅氧烷(PDMS)反模得到PDMS芯片。该芯片具备灵活的液滴生成单元，具有高通量的单细胞捕获单元，本发明结构结构简单，操作方便，效率高，细胞和试剂用量少，应用范围广泛。

技术领域

本发明属于微流控技术和聚合物芯片的加工、制作等领域，具体涉及一种用于单细胞分离的液滴微流控芯片及其制备方法。

背景技术

微流控芯片实验室早期致力于芯片电泳的研究，并提出了微全分析系统(μ-TAS)的概念，研究工作主要集中在连续流微流控系统。近年来，微流控芯片领域出现了一个新的分支-非连续流微流控系统，即液滴微流控系统。液滴微流控系统使用不相溶的两相流体在微孔道界面处形成液滴，这类液滴的体积通常在纳升至皮升(10^-9～10^-12L)范围。相对于连续流系统，液滴具有体积小、低扩散、无交叉污染、快速的反应动力学等特点，并且具有高通量分析的潜力。经过几年的发展，液滴的制备技术已日趋成熟；同时，液滴的分裂、融合、混合、分选、存储和编码等丰富多样的操控技术也都有广泛的报道。

近几年的生物学和医学研究发现，针对单个细胞的细胞生物学研究有着重要的意义。同一种细胞，不同细胞个体之间也可能有很大的差异，而变异最显著的细胞往往能够揭示重要生物学现象或者提示重大疾病的发生，揭示癌症发病机制，懂得细胞分化与组织发育原理，识别基因表达特性与细胞特征。因此，准确捕获差异显著的单细胞群体并进行精确鉴定是生物医学研究中急需的关键技术。

近年来，随着液滴微流控技术的迅速发展，其在单细胞分析中的应用引起了越来越多的关注。液滴作为单细胞微反应器，能够有效控制扩散，提高检测灵敏度，已被成功应用于多种单细胞分析中。然而，在微流控系统内研究单细胞，首要解决的问题就是如何对单细胞进行捕获，以实现单细胞的移动、固定等，然后才能对其进行分析和检测。目前，已发展出多种单细胞捕获技术，其驱动力主要包括流体压力、电动力、磁力、光学陷阱以及机械力等。其中，由于外部电学原件、磁力控制部件、光学传感器和机械控制器结构复杂，成本偏高，不便广泛应用。利用物理屏障捕获单细胞简单且成本低廉，但容易造成细胞损伤且不便于加载动态生化信号刺激。因此迫切需要一种能够长期捕获悬浮培养单细胞、减少细胞损伤且便于表征单细胞生物学行为的单细胞分离芯片。

本发明利用微流控和聚合物芯片的加工、制作技术制备了一种用于单细胞分离的液滴微流控芯片，整个装置结构简单，无需任何复杂和昂贵的设备，可实现高通量，操作方便，可快速分离悬浮培养的单细胞、减少细胞损伤且便于表征单细胞的生物学行为。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于单细胞分离的液滴微流控芯片及其制备方法，以解决以往单细胞分离过程中存在的操作步骤繁琐复杂、容易造成细胞损伤、捕获效率低等局限，本发明制备过程稳定，操作简单，集成度高。

一种用于单细胞分离的液滴微流控芯片，所述芯片由两层组成，上层为液滴生成单元，下层为液滴捕获单元；

所述芯片液滴生成单元具体设置有下述结构：分散相入口、连续相入口、分散相进液通道、连续相进液通道、液滴生成十字通道、液体流出通道、出液口、储液池；所述芯片下层由液滴捕获单元组成；

所述芯片的分散相入口连接分散相进液通道；

所述芯片的连续相入口连接连续相进液通道；

所述芯片的两个进液通道交汇处呈“十”字交叉，形成液滴生成十字通道；

所述芯片的液体流出通道连接液滴生成十字通道和出液口；