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CN105176795B - 一种基于流体动力学的单细胞阵列化芯片 - Google Patents

一种基于流体动力学的单细胞阵列化芯片 Download PDF

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CN105176795B CN201510618116.6A CN201510618116A CN105176795B CN 105176795 B CN105176795 B CN 105176795B CN 201510618116 A CN201510618116 A CN 201510618116A CN 105176795 B CN105176795 B CN 105176795B
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任大海
尤政
凌希信
梁炜彬
刘旸
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Tsinghua University
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Tsinghua University
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing

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Abstract

本发明公开了属于细胞检测技术领域的一种基于流体动力学的单细胞阵列化芯片。由玻璃基底和带流道的聚二甲基硅氧烷键合而成；流道包括主通道、凹槽、狭缝；主通道为蛇形流道，一个凹槽与一个狭缝构成一个次通道，每个次通道中凹槽与狭缝相连通；主通道的相邻直线型流道通过次通道相连通；次通道在主通道的相邻直线型流道间并行排布，形成凹槽和狭缝阵列。针对Jurkat细胞可以获得细胞占有率和单细胞率均超过90％的单细胞阵列，并且获得凹槽内的活细胞率超过98％；能够快速实现单细胞阵列化，实现最优的单细胞图形化效果；能够直接在芯片内对其中的细胞进行生物化学特性分析，易于观察，实现对单细胞的异质性检测。

Description

一种基于流体动力学的单细胞阵列化芯片
技术领域
本发明属于细胞检测技术领域，特别涉及一种基于流体动力学的单细胞阵列化芯片。
背景技术
传统细胞检测方法获得的数据是基于大量细胞的平均值，利用传统细胞检测方法获得的单个细胞的特异性信息往往被认为是“错误的”、或是“噪声”而被忽略或抛弃。在现代生物医学研究中，尤其是肿瘤的研究中，由于细胞的异质性，传统细胞检测方法常常不能满足对于细胞信号精准分析的要求。单细胞分析(Single-Cell Analysis)是一种专注于研究单个细胞对于不同刺激信号的独特反应的分析方法；这种分析方法克服了传统细胞检测方法的弊端，对于单细胞个体的研究、疾病的早期诊断以及个性化医疗等具有重要意义。
基于流体动力学特性的单细胞研究以其具有相对经济、高效、对细胞损伤小等特点成为目前的研究热点。现有基于流体动力学特性的单细胞研究中，存在通量比较低；对细胞存在潜在影响(剪切应力等)；加工精度要求高；细胞损失较多以及持续时间短(通常少于24h)等问题。制约单细胞分析发展的关键因素在于高通量与细胞捕获效率、剪切应力对细胞活性的影响等因素的妥协。
本发明提出了一种基于流体动力学的单细胞阵列化芯片，能够克服现有基于流体动力学特性的单细胞研究中存在的通量比较低；对细胞存在潜在影响(剪切应力等)；加工精度要求高；细胞损失较多以及持续时间短(通常少于24h)等问题；针对Jurkat细胞可以获得细胞占有率和单细胞率均超过90％的单细胞阵列，并且获得凹槽内的活细胞率超过98％；该芯片结构简单，加工制作难度 小，可以快速实现单细胞阵列化，实现最优的单细胞图形化效果；在实现单细胞阵列化之后，可以直接在该芯片内对其中的细胞进行生物化学特性分析，易于观察。该芯片可置于循环肿瘤细胞(CTC)富集芯片的后端，用于实现对富集后的CTC进行单细胞异质性检测。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于流体动力学的单细胞阵列化芯片，其特征在于，由玻璃基底1和带流道的聚二甲基硅氧烷键合而成；所述流道包括主通道2、凹槽3、狭缝4；主通道2为蛇形流道，一个凹槽3与一个狭缝4构成一个次通道，每个次通道中凹槽3与狭缝4相连通；主通道2的相邻直线型流道通过次通道相连通；次通道在主通道2的相邻直线型流道间并行排布，形成凹槽和狭缝阵列。
所述主通道2的深度为10μm～50μm；宽度为20μm～100μm。
所述凹槽3底部形状为半圆形或半椭圆形或矩形，凹槽3的最宽处位于凹槽3与主通道2的相交处，凹槽3的最宽处宽度为10μm～50μm；凹槽3的长度为10μm～50μm，深度为10μm～50μm；用于使细胞优先流经次通道，为单细胞阵列的形成提供空间。
所述狭缝4宽度为2μm～8μm，长度为2μm～30μm，深度为10μm～50μm；用于拦截流经凹槽(3)的细胞，形成单细胞阵列。
本发明的有益效果是针对目前基于流体动力学特性的单细胞研究中存在的通量比较低；对细胞存在潜在影响；加工精度要求高；细胞损失较多以及持续时间短等问题，提出了一种基于流体动力学的单细胞阵列化芯片；针对Jurkat细胞可以获得细胞占有率和单细胞率均超过90％的单细胞阵列，并且获得凹槽内的活细胞率超过98％；该芯片结构简单，加工制作难度小，可以快速实现单 细胞阵列化，实现最优的单细胞图形化效果；在实现单细胞阵列化之后，可以直接在该芯片内对其中的细胞进行生物化学特性分析，易于观察。
附图说明
图1为基于流体动力学的单细胞阵列化芯片示意图。
图中标号：1-玻璃基底、2-主通道、3-凹槽、4-狭缝。
具体实施方式
本发明提出一种基于流体动力学的单细胞阵列化芯片，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。
图1所示为基于流体动力学的单细胞阵列化芯片示意图，由玻璃基底1和带流道的聚二甲基硅氧烷(PDMS)键合而成；所述流道包括主通道2、凹槽3、狭缝4；主通道2为蛇形流道，一个凹槽3与一个狭缝4构成一个次通道，每个次通道中凹槽3与狭缝4相连通；主通道2的相邻直线型流道通过10个次通道相连通，且凹槽间距为50μm；次通道在主通道2的相邻直线型流道间并行排布，形成凹槽和狭缝阵列。
其中，主通道2的深度为10μm～50μm；宽度为20μm～100μm。
其中，凹槽3底部形状可以为半圆形或半椭圆形或矩形，本实施例中，凹槽3底部形状为半椭圆形；凹槽3的最宽处位于凹槽3与主通道2的相交处，凹槽3的最宽处宽度为10μm～50μm；凹槽3的长度为10μm～50μm，深度为10μm～50μm；用于使细胞优先流经次通道，为单细胞阵列的形成提供空间。
其中，狭缝4宽度为2μm～8μm，长度为2μm～30μm，深度为10μm～50μm；用于拦截流经凹槽(3)的细胞，形成单细胞阵列。
在本发明提出的基于流体动力学的单细胞阵列化芯片的进口位置连接注射器、注射泵，单细胞阵列化芯片的出口位置连接导出管；注射器吸取一定量的 磷酸盐缓冲液(PBS)，设置合适的注射速度，利用磷酸盐缓冲液排尽单细胞阵列化芯片内的空气；配置好细胞悬液，利用新的注射器吸取一定量的细胞悬液，利用注射泵注入单细胞阵列化芯片内；细胞悬液在蛇形主通道内流动时，凹槽和狭缝阵列联通了前后的主通道，缩短了细胞可能经由路径的距离流道，使得细胞更倾向于从凹槽经过，由于狭缝的尺寸小于细胞尺寸，因而可以将细胞卡住。
只要蛇形主通道相对于狭缝的长度足够长，便可使在蛇形主通道内流动的细胞优先选择从凹槽和狭缝构成的次通道流过；通过设置合适的凹槽、狭缝尺寸，即可将单个细胞捕获，从而在任意流速下快速实现单细胞阵列化，实现最优的单细胞图形化效果。
本发明提出一种基于流体动力学的单细胞阵列化芯片，能够克服现有基于流体动力学特性的单细胞研究中存在的通量比较低；对细胞存在潜在影响(剪切应力等)；加工精度要求高；细胞损失较多以及持续时间短(通常少于24h)等问题；针对Jurkat细胞可以获得细胞占有率(细胞占据的凹槽数占总凹槽数的比例)和单细胞率(被单个细胞占据的凹槽数占总凹槽数的百分比)均超过90％的单细胞阵列，并且获得凹槽内的活细胞率(活细胞占总细胞数的百分比)超过98％；该芯片结构简单，加工制作难度小，可以快速实现单细胞阵列化，实现最优的单细胞图形化效果；在实现单细胞阵列化之后，可以直接在该芯片内对其中的细胞进行生物化学特性分析，易于观察。该芯片可置于循环肿瘤细胞(CTC)富集芯片的后端，用于实现对富集后的CTC进行单细胞异质性检测。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护 范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种基于流体动力学的单细胞阵列化芯片，由玻璃基底(1)和带流道的聚二甲基硅氧烷键合而成；所述流道包括主通道(2)、凹槽(3)、狭缝(4)；主通道(2)为蛇形流道，一个凹槽(3)与一个狭缝(4)构成一个次通道，每个次通道中凹槽(3)与狭缝(4)相连通；主通道(2)的相邻直线型流道通过次通道相连通；次通道在主通道(2)的相邻直线型流道间并行排布，形成凹槽和狭缝阵列；其特征在于：
所述主通道(2)的深度为10μm～50μm；宽度为20μm～100μm；
所述凹槽(3)底部形状为半圆形或半椭圆形或矩形，凹槽(3)的最宽处位于凹槽(3)与主通道(2)的相交处，凹槽(3)的最宽处宽度为10μm～50μm；凹槽(3)的长度为10μm～50μm，深度为10μm～50μm；用于使细胞优先流经次通道，为单细胞阵列的形成提供空间；
所述狭缝(4)宽度为2μm～8μm，长度为2μm～30μm，深度为10μm～50μm；用于拦截流经凹槽(3)的细胞，形成单细胞阵列。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109136060B (zh) * 2017-06-15 2024-12-03 德诺杰亿（北京）生物科技有限公司 一种细胞列阵原位杂交的系统及方法
CN107502534B (zh) * 2017-08-08 2021-03-19 珠海创飞芯科技有限公司 生物芯片的封装结构和封装方法
WO2020262351A1 (ja) * 2019-06-28 2020-12-30 アイ ピース， インコーポレイテッド 細胞塊分割器、細胞塊分割器の製造方法、及び細胞塊の分割方法
CN111172017A (zh) * 2020-02-19 2020-05-19 中国人民解放军陆军特色医学中心 一种单细胞捕获通道、单细胞捕获芯片及其应用方法
CN112067535B (zh) * 2020-09-26 2024-12-27 宁波大学 细胞流通池、细胞检测装置及方法
CN118580944A (zh) * 2024-05-24 2024-09-03 中南大学 一种高效单细胞捕获微流控芯片及操作方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4900827B2 (ja) * 2007-11-21 2012-03-21 財団法人生産技術研究奨励会 再セット可能な微小液滴の配列装置
CN104360091A (zh) * 2014-11-21 2015-02-18 博奥生物集团有限公司 一种芯片、使用方法及用途

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2797448T3 (es) * 2011-08-01 2020-12-02 Bio Rad Laboratories Sistema de captura de células
CN103343090B (zh) * 2013-07-12 2014-09-17 湖南工程学院 一种集成化多功能可控细胞操纵及分析微流控芯片及应用
CN104371919B (zh) * 2014-10-20 2018-03-23 清华大学深圳研究生院 用于细胞培养的微流控芯片、动态培养装置及方法
CN104694372A (zh) * 2015-03-09 2015-06-10 东南大学 一种垂直捕获裂殖酵母细胞的微流控芯片及方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4900827B2 (ja) * 2007-11-21 2012-03-21 財団法人生産技術研究奨励会 再セット可能な微小液滴の配列装置
CN104360091A (zh) * 2014-11-21 2015-02-18 博奥生物集团有限公司 一种芯片、使用方法及用途

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