用于单细胞三维培养的微流控芯片和单细胞三维培养方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115820416A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202211564349.9(22)申请日2022.12.07(71)申请人重庆大学地址400044重庆市沙坪坝区沙正街174号(72)发明人张沛伊(74)专利代理机构重庆航图知识产权代理事务所(普通合伙)50247专利代理师胡小龙(51)Int.Cl.C12M3/00(2006.01)B01L3/00(2006.01)C12N5/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称用于单细胞三维培养的微流控芯片和单细胞三维培养方法(57)摘要本发明公开了一种用于单细胞三维培养的微流控芯片，使用时，分散相溶液和连续相溶液分别通过分散相通道和两条连续相通道通入到第一十字型聚焦结构以得到包载有单个细胞的载细胞微滴；而后进入微滴固化通道内固化为包载有单个细胞的水凝胶微球，再进入到第二十字型聚焦结构，利用缓冲液冲洗水凝胶微球内残留的连续相溶液并调节PH值，随后被捕获在捕获阵列内；最后注入培养液，实现单个细胞三维培养，以观察单个细胞的生长情况；即本发明的用于单细胞三维培养的微流控芯片集载细胞微凝胶制备、固定、片上三维培养于一体，可以实现单个细胞的三维培养及单细胞分析。本发明还公开了一种单细胞三维培养方法。CN115820416ACN115820416A权利要求书1/2页1.一种用于单细胞三维培养的微流控芯片，其特征在于：包括芯片本体，所述芯片本体内设有微流体控制通道；所述微流体控制通道包括载细胞微滴生成区、微滴固化区、微滴冲洗区和微滴捕获培养区；所述载细胞微滴生成区包括第一十字型聚焦结构，所述第一十字型聚焦结构连接分散相通道、第一连接通道段和两条连续相通道，所述分散相通道连接分散相入口，两条所述连续相通道连接连续相入口；所述分散相通道和第一连接通道段位于同一条直线上，两条所述连续相通道对称设置在所述分散相通道的两侧；所述微滴固化区内设有微滴固化通道，所述微滴固化通道的两端分别设有第一连接通道段和第二连接通道段；所述微滴冲洗区包括第二十字型聚焦结构，所述第二十字型聚焦结构连接第二连接通道段、微滴冲洗通道和两条缓冲液通道，所述微滴冲洗通道用于冲洗和调节PH值，两条所述缓冲液通道连接缓冲液入口；所述第二连接通道段和微滴冲洗通道位于同一条直线上，两条所述缓冲液通道对称设置在所述第二连接通道段的两侧；所述微滴捕获培养区包括捕获阵列和培养液通道；所述捕获阵列包括至少两条相互平行的微滴捕获支通道，所有的所述微滴捕获支通道之间首尾相连以构成蛇形的微滴捕获通道，相邻的微滴捕获支通道之间设有捕获结构，所述微滴捕获通道的一端与所述微滴冲洗通道相连、另一端与废液口相连；所述培养液通道包括与每一条所述微滴捕获支通道两端相连的培养液注入支通道和培养液排出支通道，所有的所述培养液注入支通道与培养液入口相连，所有的所述培养液排出支通道与培养液出口相连。2.根据权利要求1所述的用于单细胞三维培养的微流控芯片，其特征在于：所述连续相通道与所述分散相通道之间的夹角等于90°；所述缓冲液通道与所述第二连接通道段之间的夹角等于90°；所述微滴固化通道位于所述第一连接通道段和第二连接通道段之间的部分以及所述微滴冲洗通道均设为蛇形通道结构。3.根据权利要求1所述的用于单细胞三维培养的微流控芯片，其特征在于：所述微滴冲洗通道的宽度大于等于所述微滴固化通道的宽度。4.根据权利要求3所述的用于单细胞三维培养的微流控芯片，其特征在于：所述分散相通道、连续相通道、微滴固化通道、缓冲液通道和微滴捕获通道的宽度相等；所述培养液注入支通道和培养液排出支通道的宽度相等并小于等于所述微滴捕获通道的四分之一。5.根据权利要求1所述的用于单细胞三维培养的微流控芯片，其特征在于：所述培养液通道还包括与培养液入口相连的培养液缓冲腔，所有的所述培养液注入支通道均与所述培养液缓冲腔相连。6.根据权利要求1所述的用于单细胞三维培养的微流控芯片，其特征在于：所述芯片本体采用两片PDMS片材键合而成，所述微流体控制通道设置在其中一片所述PDMS片材上，或所述微流体控制通道设置在两片所述PDMS片材之间。7.一种采用如权利要求1‑8任一项所述微流控芯片的单细胞三维培养方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：连续生产包载单个细胞的水凝胶微球11)关闭培养液入口和培养液出口，将分散相溶液、连续相溶液和缓冲液分别通过分散2CN115820416A权利要求书2/2页相入口、连续相入口和缓冲液入口注入到微流体控制通道内；12)分散相溶液和连续相溶液流入到第一十字型聚焦结构并连续生成载细胞微滴，载细胞微滴通过第一连接通道段进入微滴固化通道使微滴形成包载有单个细胞的水凝胶微球；13)