一種多級細胞篩選培養芯片及使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種新型細胞篩選和培養用芯片，從使用上講，是生物醫學工程方面細胞篩選與培養實驗用的一種多級細胞篩選培養芯片及使用方法。
技術背景
[0002]在生物醫學工程實驗研宄中，對于血液細胞等多種細胞的分離和相同環境下增殖培養的比較研宄實驗；以及對于同種細胞在不同環境刺激下的比較研宄實驗等，特別是對于干細胞細胞的分化研宄，需要進行多因素同時細胞培養對比試驗，均需要一種，能夠保證實驗的同一性、可以同時滿足細胞的分離、培養、條件對比的細胞培養器皿。近年來，微流控芯片已經在細胞生物學研宄中大量而廣泛地應用了，包括細胞的培養、分選、裂解、凋亡、計數、迀移、單細胞捕獲和細胞間相互作用等。因此，針對細胞篩選和培養對比實驗，引入微流控芯片技術能夠避免目前生物細胞實驗中使用常規細胞培養皿或多孔板，由于人工操作誤差造成的影響，它在保證實驗的一致性和同一性方面具有巨大的優勢。
[0003]因此，借鑒微流控芯片技術，在科學實驗研宄中的需要開發一種細胞篩選、培養觀察、實驗對比用的細胞篩選培養芯片。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供制備便捷的、篩選細胞并培養觀察其增殖和形態等，用于科學實驗研宄用的一種細胞篩選培養微流控芯片。
[0005]為了解決上述問題，本發明的技術方案為:一種多級細胞篩選培養芯片及使用方法。多級細胞篩選培養芯片特征在于:在方形或圓形的芯片上加工有一個總進口，總進口連通著2- 6個單元分管，每一個單元分管再連接一個單元進樣口，每一個單元進樣口通過單元進樣管連接一個分選層級系統單元。分選層級系統單元有4個分選層級，每層都有4個圓盤形的分選和培養細胞的分選單位。這樣設計，便于模塊化復制加工。
[0006]所述分選層級系統單元的第一層分選單元的4個分選單位，通過第一層分配支管接通單元進樣管，第一層分配支管有分出的四個支管連接第一層分選單元的4個分選單位；第一層分選單元的4個分選單位的出口管兩兩成對，匯流到2根第一層匯流管，2根第一層匯流管再匯成一個出口到第二層分配支管；第二層分配支管分出四個支管連接第二層分選單元的4個分選單位，第二層分選單元的4個分選單位的出口管兩兩成對，匯流到2根第二層匯流管。這樣連接設計，保證了第一層分選單元和第二層分選單元是四個分選單位的單獨分選，然后再匯流到一起。
[0007]所述第二層的2根第二層匯流管各自獨立地分出支管與第三層分選單元的2個分選單位連接，形成第三層分選單元的4個分選單位兩兩成對。第三層分選單元兩兩成對的分選單位的出口管匯流到2根第三層匯流管，每根第三層匯流管，同樣各自獨立地分出支管與第四層分選單元的2個分選單位連接，形成第四層分選單元的4個分選單位兩兩成對。第四層分選單元兩兩成對的分選單位出口管匯流到2根排樣管，排樣管一端加工有出口。這樣設計連接，使第三層分選單元和第四層分選單元是四個分選單位兩兩成對分選，并一直保持兩兩成對分選，不再匯流到一起。
[0008]上述技術方案中，所述分選單位(18)統一加工有尺寸一致、相互盤繞成08mm或010 mm圓形的，兩個U字形的培養細胞用的培養池，相對應的，在兩個培養池之間加工有100X 100 μπι相互盤成圓盤形的、由一條通道組成的、呈U字形的篩選通道；每個分選單位的圓盤形的培養池，在各自培養池的圓盤中心和靠圓盤外邊處，都加工有培養池進出孔，每個篩選通道的兩側，加工有雙側寬度尺寸一致的篩選細胞的篩選孔，篩選孔與兩個培養池連通。設計保證了分選單位的細胞篩選和細胞培養功能。篩選孔尺寸在5 μπι- 90 μπι之間，每一層級分選單元的4個分選單位的篩選孔尺寸相等。分選層級系統單元的各個層級的篩選孔尺寸的規格分布有兩種形式:一種是全部相同一致的；另一種是從層級小到大，各個層級的篩選孔尺寸相等和不相等相互交替，并且篩選孔尺寸是由小變大的。篩選孔的尺寸大小的設計和連接方法，即能夠保證篩選效果，又能夠形成多個篩選規格的芯片。
[0009]上述技術方案中，所述芯片能夠有N= 2 - 10個分選層級系統單元，這樣，可根據科學實驗研宄的需要，生產多種規格的芯片。所述分選層級系統單元能夠有4 - 10個分選層級。分選方式有2種，第一種例如:第一層分選單元和第二層分選單元是四個分選單位單獨分選再匯流到一起，即獨立分選方式；第二種例如:第三層分選單元和第四層分選單元是四個分選單位兩兩成對的分選，并一直保持兩兩成對分選，不再匯流到一起，即兩兩成對分選方式。這兩種分選方式的連接，在4個以上的分選層級的分選層級系統單元上，能夠按照需要增加這兩種分選方式連接的層級數量，但順序不能顛倒。這樣設計要求，是為了保證了最終篩選的單一性。
[0010]所述一種多級細胞篩選培養芯片的使用方法，參見具體實施例一至實施例三。
[0011]本發明技術特點是專業性強，制作較為方便，適合分選的細胞體型差異大，細胞群體。與現有的微流控芯片相比，本發明有下列有益效果:(1)制作靈活方便。(2)使用成本低廉，節約實驗成本。(3)專業性更強，一片可同時進行多個不同的條件對比實驗，提高了實驗效率。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的有兩個分選層級系統單元的芯片俯視示意圖。
[0013]圖2為本發明的一個四層級的分選層級系統單元的示意圖。
[0014]圖中:1.芯片；2.出口；3.第四層分選單元；4.第三層分選單元；5.第二層分選單元；6.第一層分選單元；7.分選層級系統單元；8.單元進樣口 ；9.總進口 ；10.單元分管；11.第二層分配支管；12.第一層分配支管；13.單元進樣管；14.第一層匯流管；15.第二層匯流管；16.第三層匯流管；17.排樣管，18.分選單位。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例進一步對本發明加以說明。
[0016]實施例一參照圖1至圖2的形狀結構，芯片I有2個分選層級系統單元7，分選層級系統單元7有4個分選層級。08mm分選單位18，100X 100 μ m篩選通道。第一層分選單元6和第二層分選單元5分選單位18的篩選孔尺寸為10 μ m，分選方式是獨立分選；第三層分選單元4和第四層分選單元3分選單位18的篩選孔尺寸為10 μ m，分選方式是兩兩成對分選。
[0017]使用時，按一定流速，將含有一定濃度的活細胞的液體樣本，從總進口 9輸入到單元分管10中，樣品流經單元進樣口 8、單元進樣管13、各層分配支管和各層匯流管、排樣管17、最后從出口 2流出。用廢液瓶收集，一直到樣品篩選完。在各個分選單位18的培養池內，培養和進行活細胞的對比實驗。
[0018]待細胞貼壁后，通過培養池進出口，將培養基溶液通入培養池內，進行換液。然后將芯片置于細胞培養箱中，保持5%的二氧化碳氣體含量，37°C恒溫。
[0019]加試劑操作。通過培養池進出口加入實驗所需的鈣離子試劑，并利用培養池進出口，多次吸打溶液，混合均勻所加的試劑。最后將芯片置于細胞培養箱中，并一直保持5%的二氧化碳氣體含量，37°C恒溫。
[0020]實施例二
參照圖1至圖2的形狀結構，芯片I有4個分選層級系統單元7，分選層級系統單元7有6個分選層級。010mm分選單位18，100X 100 μπι篩選通道。第一層分選單元6和第二層分