一種用于細(xì)胞捕獲的微流控芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于細(xì)胞捕獲的微流控芯片，包括相互配合的上基板和下基板，在所述下基板的表面刻有流道，所述流道包括入口和出口，所述流道內(nèi)設(shè)有壩狀結(jié)構(gòu)，所述壩狀結(jié)構(gòu)距離流道底部的高度小于所述流道的深度，所述壩狀結(jié)構(gòu)由多個(gè)相互連接的彎折結(jié)構(gòu)組成，所示壩狀結(jié)構(gòu)的一端連接所述流道的一個(gè)側(cè)邊，所述壩狀結(jié)構(gòu)的另一端連接所述流道的另一個(gè)側(cè)邊。本發(fā)明的微流控芯片大大提升了芯片的細(xì)胞捕獲容量，且芯片加工工藝簡(jiǎn)單，極大地降低了對(duì)芯片加工平臺(tái)的要求；另外本發(fā)明的微流控芯片可以對(duì)壩狀結(jié)構(gòu)中彎折結(jié)構(gòu)的數(shù)量和彎折結(jié)構(gòu)沿液體流動(dòng)方向的深度以及壩狀結(jié)構(gòu)與上基板的高度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整以滿足不同的需要。
【專利說(shuō)明】一種用于細(xì)胞捕獲的微流控芯片

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微流控芯片【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種通過往復(fù)彎折的壩型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)大容量細(xì)胞捕獲的微流控芯片。

【背景技術(shù)】
[0002]20世紀(jì)90年代初，1^2和提出微全分析系統(tǒng)的概念，這一系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)分析實(shí)驗(yàn)室的“個(gè)人化”和“家用化”為目的，被廣泛應(yīng)用于分析、檢測(cè)相關(guān)的各個(gè)研究領(lǐng)域，如單細(xì)胞研究、基因測(cè)序、疾病診斷、環(huán)境檢測(cè)等。微流控芯片是微全分析系統(tǒng)的重要組成部分，利用微加工技術(shù)，在微小體積的芯片上，刻出具有一定功能的微腔體和微流道。具有快速、高效、低耗材、高通量等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]利用微流控芯片研究細(xì)胞的行為是近年來(lái)比較熱門的方向，從成分復(fù)雜的各種生物液樣本中分離細(xì)胞是一項(xiàng)重要的生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)，無(wú)論在醫(yī)學(xué)研究和臨床應(yīng)用中都具有重要的意義。例如可以應(yīng)用于檢測(cè)腫瘤病人血液中的循環(huán)腫瘤細(xì)胞。目前，已有多種基于微流控芯片進(jìn)行細(xì)胞捕獲的方案，主要都是通過設(shè)計(jì)小于細(xì)胞尺寸的結(jié)構(gòu)單元將細(xì)胞“卡”住，這些結(jié)構(gòu)包括緊密排列的柱狀結(jié)構(gòu)單元，類似大寫英文字母“I”的結(jié)構(gòu)單元，小于或等于細(xì)胞直徑的微小管道結(jié)構(gòu)單元等。這些微流控芯片均能很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)目的細(xì)胞的捕獲操作。然而這些方案有著共同的不足，加工過程復(fù)雜，細(xì)胞容量有限。以緊密排列的柱狀結(jié)構(gòu)為例，首先加工數(shù)微米級(jí)的尺寸固定微柱就需要微流控芯片加工平臺(tái)實(shí)現(xiàn)較大的深寬比，同時(shí)至多可以捕獲小于微柱數(shù)量的細(xì)胞；類似型的結(jié)構(gòu)單元同樣需要加工平臺(tái)實(shí)現(xiàn)較大的深寬比，而且每個(gè)的結(jié)構(gòu)單元僅能捕獲一個(gè)細(xì)胞，捕獲效率低下。當(dāng)待檢測(cè)樣本為血液等含有較多細(xì)胞的生物液體樣本時(shí)，以上述結(jié)構(gòu)作為細(xì)胞捕獲單元的微流控芯片將很快因?yàn)椴东@能力耗盡而失去細(xì)胞捕獲能力。
[0004]現(xiàn)有的無(wú)論是微柱結(jié)構(gòu)、“I”結(jié)構(gòu)還是微管道結(jié)構(gòu)的細(xì)胞捕獲微流控芯片，無(wú)一例外存在細(xì)胞容量有限的問題，而且這些微結(jié)構(gòu)大多需要較大的深寬比，對(duì)芯片加工的要求很聞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:針對(duì)目前細(xì)胞捕獲微流控芯片細(xì)胞捕獲容量有限，芯片加工工藝復(fù)雜的現(xiàn)狀，本發(fā)明提供一種流道內(nèi)具有往復(fù)彎折壩狀結(jié)構(gòu)的微流控芯片，本發(fā)明的微流控芯片大大提升了芯片的細(xì)胞捕獲容量，且芯片加工工藝簡(jiǎn)單，極大地降低了對(duì)芯片加工平臺(tái)的要求。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)手段為:
[0007]一種用于細(xì)胞捕獲的微流控芯片，包括相互配合的上基板和下基板，在所述下基板的表面刻有流道，所述流道包括入口和出口，所述流道內(nèi)設(shè)有壩狀結(jié)構(gòu)，所述壩狀結(jié)構(gòu)距離流道底部的高度小于所述流道的深度，所述壩狀結(jié)構(gòu)由多個(gè)相互連接的彎折結(jié)構(gòu)組成，所述壩狀結(jié)構(gòu)的一端連接所述流道的一個(gè)側(cè)邊，所述壩狀結(jié)構(gòu)的另一端連接所述流道的另一個(gè)側(cè)邊。
[0008]其中，所述流道底部與所述上基板的高度可以一致，也可以不一致。
[0009]其中，所述壩狀結(jié)構(gòu)中各個(gè)彎折部分與所述上基板的高度可以一致，也可以不一致。壩狀結(jié)構(gòu)與上基板的高度接近或小于至少一種目標(biāo)細(xì)胞尺寸。
[0010]其中，所述壩狀結(jié)構(gòu)的彎折部分的彎折角呈直線彎折或呈曲線彎折，壩狀結(jié)構(gòu)沿液體流動(dòng)方向往復(fù)彎折可以增大捕獲細(xì)胞的有效長(zhǎng)度。
[0011]其中，所述壩狀結(jié)構(gòu)的彎折部分沿液體流動(dòng)方向的深度可以相同，也可以不相同。
[0012]有益效果:相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的微流控芯片大大提升了芯片的細(xì)胞捕獲容量，且芯片加工工藝簡(jiǎn)單，極大地降低了對(duì)芯片加工平臺(tái)的要求；本發(fā)明微流控芯片在流道內(nèi)設(shè)有壩狀結(jié)構(gòu)，從而利用壩狀結(jié)構(gòu)與上基板的高度小于目標(biāo)細(xì)胞直徑來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)細(xì)胞的捕獲，壩狀結(jié)構(gòu)呈往復(fù)彎折狀，往復(fù)彎折的壩狀結(jié)構(gòu)能夠大幅提高流道用于細(xì)胞捕獲的有效長(zhǎng)度，使得芯片可捕獲細(xì)胞的容量大幅度提升；另外，本發(fā)明的微流控芯片不需要較大的深寬比，加工簡(jiǎn)單，因此對(duì)微流控芯片的制作平臺(tái)要求較低；最后，本發(fā)明的微流控芯片可以根據(jù)需要對(duì)壩狀結(jié)構(gòu)中彎折結(jié)構(gòu)的數(shù)量和彎折結(jié)構(gòu)沿液體流動(dòng)方向的深度以及壩狀結(jié)構(gòu)與上基板的高度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明微流控芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本發(fā)明微流控芯片“面剖視圖的局部放大圖；
[0015]圖3是本發(fā)明微流控芯片中壩狀結(jié)構(gòu)的局部放大圖；
[0016]圖4是本發(fā)明微流控芯片中壩狀結(jié)構(gòu)捕獲細(xì)胞的局部放大圖；
[0017]其中，上基板1，下基板2，流道入口 3，流道出口 4，壩狀結(jié)構(gòu)5，彎折結(jié)構(gòu)6，流道7。

【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]一種用于細(xì)胞捕獲的微流控芯片，包括相互配合的上基板和下基板，在所述下基板的表面刻有流道，所述流道包括入口和出口，所述流道內(nèi)設(shè)有壩狀結(jié)構(gòu)，所述壩狀結(jié)構(gòu)距離流道底部的高度小于所述流道的深度，所述壩狀結(jié)構(gòu)由多個(gè)相互連接的彎折結(jié)構(gòu)組成，所述壩狀結(jié)構(gòu)的一端連接所述流道的一個(gè)側(cè)邊，所述壩狀結(jié)構(gòu)的另一端連接所述流道的另一個(gè)側(cè)邊。
[0020]其中，所述流道底部與所述上基板的高度可以一致，也可以不一致。
[0021]其中，所述壩狀結(jié)構(gòu)中各個(gè)彎折部分與所述上基板的高度可以一致，也可以不一致。壩狀結(jié)構(gòu)與上基板的高度接近或小于至少一種目標(biāo)細(xì)胞尺寸。
[0022]其中，所述壩狀結(jié)構(gòu)的彎折部分的彎折角呈直線彎折或呈曲線彎折，壩狀結(jié)構(gòu)沿液體流動(dòng)方向往復(fù)彎折可以增大捕獲細(xì)胞的有效長(zhǎng)度。
[0023]其中，所述壩狀結(jié)構(gòu)的彎折部分沿液體流動(dòng)方向的深度可以相同，也可以不相同。
[0024]如圖1?2所示，本發(fā)明的用于細(xì)胞捕獲的微流控芯片，包括相互配合的上基板1和下基板2，在下基板2的表面刻有流道7，上基板1和下基板2鍵合在一起，密封流道7，流道7包括入口 3和出口 4，流道7內(nèi)設(shè)有壩狀結(jié)構(gòu)5，壩狀結(jié)構(gòu)5距離流道7底部的高度小于流道7的深度(流道7底部與上基板1的高度即為流道7的深度)，壩狀結(jié)構(gòu)5由多個(gè)相互連接的彎折結(jié)構(gòu)6組成，由多個(gè)相互連接的彎折結(jié)構(gòu)6組成的壩狀結(jié)構(gòu)5 —端連接流道7的一個(gè)側(cè)邊，壩狀結(jié)構(gòu)5的另一端連接流道7的另一個(gè)側(cè)邊，微流控芯片通過壩狀結(jié)構(gòu)5與上基板2之間的距離接近或小于目標(biāo)細(xì)胞來(lái)捕獲細(xì)胞，微流控芯片通過壩狀結(jié)構(gòu)5的彎折結(jié)構(gòu)6來(lái)延長(zhǎng)捕獲細(xì)胞的有效長(zhǎng)度。
[0025]整條流道7中，流道7底部的每個(gè)點(diǎn)與上基板1的高度可以一致，也可以不一致；壩狀結(jié)構(gòu)5中各個(gè)彎折部分6與上基板1的高度可以一致，也可以不一致，壩狀結(jié)構(gòu)5與上基板1的高度接近或小于至少一種目標(biāo)細(xì)胞的尺寸；壩狀結(jié)構(gòu)5的彎折部分6的彎折角呈直線彎折或呈曲線彎折，壩狀結(jié)構(gòu)5沿液體流動(dòng)方向往復(fù)彎折能夠增大捕獲細(xì)胞的有效長(zhǎng)度；壩狀結(jié)構(gòu)5的彎折部分6沿液體流動(dòng)方向的深度可以相同，也可以不相同。
[0026]采用本發(fā)明的微流控芯片對(duì)人白血病細(xì)胞系1(562細(xì)胞進(jìn)行捕獲:
[0027]1(562細(xì)胞系為人白血病細(xì)胞系，細(xì)胞直徑約為10微米，利用光刻法制備如圖1所不的芯片，流道7刻在下基板2上，上基板1和下基板2均為？013，上基板1和下基板2通過化學(xué)鍵鍵合在一起，流道7的深度為30微米，壩狀結(jié)構(gòu)5距離流道7底部的高度為23微米，壩狀結(jié)構(gòu)5與上基板1之間的間隙為7微米，壩狀結(jié)構(gòu)5中，每個(gè)彎折部分6的彎折角為直線彎折(彎折角呈直角)，如圖3所示，彎折結(jié)構(gòu)6中每個(gè)直線的寬度3為50微米，每個(gè)彎折結(jié)構(gòu)6的寬度1為200微米，彎折部分6沿液體流動(dòng)方向的深度(1為1000微米，壩狀結(jié)構(gòu)5在沿液體流動(dòng)方向上左側(cè)有11個(gè)彎折結(jié)構(gòu)6，右側(cè)有10個(gè)彎折結(jié)構(gòu)6，因此其捕獲細(xì)胞的有效長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于壩狀結(jié)構(gòu)5呈直線結(jié)構(gòu)時(shí)的有效捕獲長(zhǎng)度(當(dāng)壩狀結(jié)構(gòu)5呈直線結(jié)構(gòu)時(shí)，有效捕獲長(zhǎng)度即為流道7中分別與壩狀結(jié)構(gòu)5連接的兩個(gè)側(cè)邊之間的距離)。
[0028]帶有1(562細(xì)胞的懸液從流道入口 3進(jìn)入流道7，當(dāng)液體流至壩狀結(jié)構(gòu)5時(shí)，1(562細(xì)胞因?yàn)橹睆酱笥?微米而被擋在了壩狀結(jié)構(gòu)5的左側(cè)，細(xì)胞懸液順利通過壩狀結(jié)構(gòu)5與上基板1之間的間隙，從而成功將1(562細(xì)胞捕獲(如圖4所示)。
[0029]本發(fā)明微流控芯片在流道7中設(shè)有一條具有往復(fù)彎折結(jié)構(gòu)的壩狀結(jié)構(gòu)5，進(jìn)而可以捕獲到細(xì)胞直徑大于壩狀結(jié)構(gòu)5與上基板1之間間隙的目標(biāo)細(xì)胞。往復(fù)彎折的壩狀結(jié)構(gòu)5將流道7分割成為兩個(gè)區(qū)域，往復(fù)彎折結(jié)構(gòu)6能夠成數(shù)量級(jí)地增加了芯片的細(xì)胞捕獲有效長(zhǎng)度，當(dāng)含有細(xì)胞的液體從流道的一側(cè)流向另一側(cè)時(shí)，細(xì)胞將被捕獲在壩狀結(jié)構(gòu)5上的任何一處，而流體可以正常通過壩狀結(jié)構(gòu)5與上基板1之間的間隙，直至壩狀結(jié)構(gòu)5的進(jìn)樣一側(cè)的所有表面均被捕獲到的目標(biāo)細(xì)胞鋪滿而阻塞流體的流動(dòng)。
[0030]本發(fā)明的微流控芯片還可以靈活地對(duì)壩狀結(jié)構(gòu)5中彎折結(jié)構(gòu)6的數(shù)量和彎折結(jié)構(gòu)6沿液體流動(dòng)方向的深度以及壩狀結(jié)構(gòu)5與上基板1的高度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整以滿足不同的需要；如果需要捕獲較多細(xì)胞，可以通過增加彎折結(jié)構(gòu)6的數(shù)量和彎折結(jié)構(gòu)6沿液體流動(dòng)方向的深度來(lái)實(shí)現(xiàn)，較多的彎折結(jié)構(gòu)6和較深的彎折結(jié)構(gòu)6可以增加目標(biāo)細(xì)胞捕獲的有效長(zhǎng)度；通過調(diào)整壩狀結(jié)構(gòu)5與上基板1之間間隙的大小，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同直徑目標(biāo)細(xì)胞的捕犾。
【權(quán)利要求】
1.一種用于細(xì)胞捕獲的微流控芯片，其特征在于:包括相互配合的上基板和下基板，在所述下基板的表面刻有流道，所述流道包括入口和出口，所述流道內(nèi)設(shè)有壩狀結(jié)構(gòu)，所述壩狀結(jié)構(gòu)距離流道底部的高度小于所述流道的深度，所述壩狀結(jié)構(gòu)由多個(gè)相互連接的彎折結(jié)構(gòu)組成，所示壩狀結(jié)構(gòu)的一端連接所述流道的一個(gè)側(cè)邊，所述壩狀結(jié)構(gòu)的另一端連接所述流道的另一個(gè)側(cè)邊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于細(xì)胞捕獲的微流控芯片，其特征在于:所述流道底部與所述上基板的高度可以一致，也可以不一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于細(xì)胞捕獲的微流控芯片，其特征在于:所述壩狀結(jié)構(gòu)中各個(gè)彎折部分與所述上基板的高度可以一致，也可以不一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于細(xì)胞捕獲的微流控芯片，其特征在于:所述壩狀結(jié)構(gòu)的彎折部分的彎折角呈直線彎折或呈曲線彎折。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于細(xì)胞捕獲的微流控芯片，其特征在于:所述壩狀結(jié)構(gòu)的彎折部分沿液體流動(dòng)方向的深度可以相同，也可以不相同。
【文檔編號(hào)】C12M1/00GK104388299SQ201410605526
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】涂景, 許明華, 陸祖宏, 張宇翔, 梁福鵬 申請(qǐng)人:東南大學(xué)