[发明专利]细胞均匀分布的微流控细胞培养芯片及细胞进样方法

说明书

本发明公开一种细胞均匀分布的微流控细胞培养芯片及细胞进样方法，基底上设有呈十字交叉相互垂直的主流道和辅助流道，辅助流道是由外端向中间逐渐变宽的台阶形流道，辅助流道的底面高于主流道的底面；先将培养液注入培养室，待培养液充满培养室底部后，再将细胞悬浮液注入，当一定量的细胞悬浮液注入主流道后，再往主流道注入培养液，培养液将注入的细胞悬浮液推动到培养室，混合气体通过辅助流道进入培养室两侧的缓冲区，使主流道中间的培养室底部充满细胞悬浮液，而主流道的其他空间为培养液，因此，保证了细胞只分布在培养室底部，不会在非培养室区域残留细胞，保证了细胞均匀地分布在培养室底部。

技术领域

本发明涉及微流控和细胞进样技术领域，特别是细胞均匀分布的微流控细胞培养芯片及细胞进样方法。

背景技术

细胞培养是指从生物体内取出组织，于模拟体内生理环境等待定的体外条件下，进行孵育培养，使之生存并繁殖。虽然传统的细胞培养一直在努力创造条件以模拟生物体内的状况，但是还不能精确重现体内的细胞外微环境的实际状况。而微流控芯片能对流体从时间和空间上进行精确控制，在微流控芯片上进行细胞培养具有优势。细胞在微流控芯片内部培养室的分布均匀程度，往往会造成培养室不同区域细胞的生长情况不一致。在微流控芯片培养室内部培养液供应均匀的情况下，细胞分布密集的地方，由于消耗的营养成分相对较多，造成细胞生长繁殖缓慢，甚至会出现细胞死亡情况，而细胞分布分布稀疏的地方，由于消耗的营养成分相对较少，细胞生长繁殖得快。微流控芯片培养室内部的细胞生长不均匀将会影响后续的细胞活性等研究工作的准确性。

目前，微流控细胞培养芯片的结构主要是针对灌流过程中培养液均匀分布在培养室，却很难保证细胞进样过程中细胞均匀分布在培养室。中国专利申请号为200910243816、名称为“一种微流控细胞培养单元”的专利文献中公开细胞培养单元包括一个细胞培养区、两个液体过渡区和两个液体传输区，细胞培养区有一个入口和一个出口，用于传输细胞，液体传输区有一个入口和一个出口，用于传输细胞培养液以及指示细胞的试剂，该微流控芯片存在以下缺点：第一，细胞培养区为圆形，细胞进样口只有一个，细胞在细胞培养区入口和出口之间的区域分布较多，而两边区域细胞分布少，这种细胞进样方式使得细胞在培养区中分布不均匀，对后续细胞培养造成不利影响；第二，细胞培养液从左边入口进入，从右边出口流出，由于细胞培养区为圆形，入口和出口之间的区域培养液流速较大，而两边区域的培养液流速较小，造成细胞培养区的培养液更换不均匀，导致细胞生长不均匀。

发明内容

本发明的目的是为解决现有细胞在微流控芯片培养室内部分布不均匀的缺点，提出一种细胞均匀分布的微流控细胞培养芯片及细胞进样方法，在细胞进样过程中，实现细胞均匀分布在微流控芯片培养室内部。

本发明细胞均匀分布的微流控细胞培养芯片采用的技术方案是：由下方的基底和上方的盖片键合而成，基底上设有呈十字交叉相互垂直的主流道和辅助流道，交叉处形成的区域是培养室，辅助流道是由外端向中间逐渐变宽的台阶形流道，辅助流道的底面高于主流道的底面，主流道和辅助流道的上表面平齐；在培养室两侧的辅助流道内的正中间各设一个长阻块，两个长阻块相对于培养室的中心对称，长阻块将同侧的辅助流道分隔成两个相同的第一辅助分流道，在培养室两侧的每个第一辅助分流道内的正中间各设有一个短阻块，四个短阻块相对于培养室的中心两两对称，每个短阻块将其所在的第一辅助分流道分隔成两个相同的第二辅助分流道；长阻块和短阻块的内端面与培养室之间留有距离，之间的区域是缓冲区。

所述的微流控细胞培养芯片的细胞进样方法采用的技术方案是包括以下步骤：

A、通过第二微量注射泵吸取培养液，将培养液从被主流道入口注入微流控芯片中，同时，通过第一微量注射泵和第三微量注射泵吸取含有CO₂浓度是5%的混合气体，将混合气体从辅助流道两端同时注入微流控芯片中，培养液沿培养室的底部流动；

B、将第二微量注射泵里的培养液全部排到废液池中，再吸取细胞悬浮液，将细胞悬浮液从被主流道入口注入微流控芯片中，第一微量注射泵和第三微量注射泵同时工作，