利用微流控芯片进行浓度梯度干细胞培养系统及其制备方法与流程

本申请涉及药物实验的，具体申请涉及一种利用微流控芯片进行浓度梯度干细胞培养系统，特别涉及一种利用微流控芯片进行浓度梯度干细胞培养系统的微流控芯片。

背景技术：

1、微流控芯片，又称芯片实验室（lab-on-chip），是一种以在微米尺度空间对流体进行操控为主要特征的科学技术。目前，主流形式的微流控芯片是指把化学和生物等领域中涉及的样品制备、反应、分离、检测、细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成或基本集成到一块几平方厘米甚至更小的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以实现常规化学、生物、材料、光学等不同实验室的各种功能的一种技术。通常，为了更准确的测试溶液对细胞生长趋向性的影响往往会配置大量浓度梯度溶液来进行测试，由于浓度梯度溶液的配制过程中手动操作往往会产生较多误差和诸多不可控影响，如时间，温度，光照等，进而导致实验数据不理想，实验重复性较差，最终影响实验效果。

2、尤其在细胞培养或细胞培养基研发过程中，浓度梯度的配置过程及细胞的生长过程收到上述影响会更加突出。

技术实现思路

1、本发明提供了一种利用微流控芯片进行浓度梯度干细胞培养系统，以解决在不同的环境中配制浓度梯度溶液时，造成细胞污染，影响细胞生长的效率和质量的技术问题。

2、本发明是通过以下措施来实现的：

3、一种利用微流控芯片进行浓度梯度干细胞培养系统，包括采用微加工技术制成的具有微通道的微流控芯片，上部具有m个入口，中部具有n个出口，下部具有n个分别与出口相连通的干细胞培养室；入口和出口之间具有p级分枝通道，下一级分枝通道数比上一级分枝通道数多一个，所述的p=n-m，m为大于2的自然数，n为大于3的自然数。

4、上述的利用微流控芯片进行浓度梯度干细胞培养系统，优选的：所述的分枝通道中的流通道为蜿蜒折叠通道，所述的折叠数为2-8。

5、上述的利用微流控芯片进行浓度梯度干细胞培养系统，优选的：所述的p=4，m=2，n=6。

6、上述的利用微流控芯片进行浓度梯度干细胞培养系统，优选的：所述的微流控芯片长度为95.00mm，宽度为40.00mm，芯片厚度控制在10.00mm；每组分枝通道的长度为10mm；入口直径为1.80mm，其它分管道直径1.00mm，微流控液圆形细胞培养室直径为12.00mm，内腔高度为6.00mm。

7、本发明还提供了采用上述的培养系统的制备方法：芯片主体分成上下两部分开制作，首先以模型浇筑工艺将上下两部分制成直径12mm、深度4.00mm的细胞培养室；

8、再采用蚀刻法加工方法完成管路制备，具体方法，（1）玻璃清洗烘干，经甩胶、uv曝光，按管道形和尺寸制成管道形状，（2）浇注pdms溶液，80℃下固化2h后拔模；（3）用等离子体清洗机对pdms材料进行处理，制成上层芯片；（4）按同样的办法制成下层芯片；（5）将上下层芯片对准键合完成芯片制作。

9、本发明还提供了采用上述的培养系统的细胞培养方法，采用以下步骤：

10、以含有细胞的悬液a，细胞培养试剂为b，分别从左右两个入口注入，保持速度为2-5ul/min，溶液分别经v1，v2，v3，v4，v5，v6出口进入6个细胞培养室中进行培养；培养结束后，分别测量培养效果。

11、通过微流控芯片能产生可控线性和二次曲线轮廓的浓度梯度溶液，然后流入细胞培养板层。旨在模拟细胞自然增殖和分化的微环境，同时增强细胞的培养效率和可控性。该系统通过集成微流控技术，能够实现特定类型干细胞的定向增殖和分化，最终根据溶液浓度梯度探究细胞生长的趋向性或同种试剂在不同浓度下对细胞的影响。

12、本发明有益效果在于：

13、解决了手动配置溶液浓度梯度的误差和其他干扰因素，且可以通过控制入口溶液的流速配置不同浓度梯度，而后根据细胞培养室的溶液浓度推算数据曲线进而寻找细胞生长的最佳溶液配比或浓度。本专利在配置效率大幅提升，且可以大幅减少溶液和试剂消耗，同时培养细胞的对比更加直观，提高了对结果分析的效率。

技术特征：

1.一种利用微流控芯片进行浓度梯度干细胞培养系统，包括采用微加工技术制成的具有微通道的微流控芯片，其特征在于：上部具有m个入口，中部具有n个出口，下部具有n个分别与出口相连通的干细胞培养室；入口和出口之间具有p级分枝通道，下一级分枝通道数比上一级分枝通道数多一个，所述的p=n-m，m为大于2的自然数，n为大于3的自然数。

2.根据权利要求1所述的利用微流控芯片进行浓度梯度干细胞培养系统，其特征在于：所述的分枝通道中的流通道为蜿蜒折叠通道，所述蜿蜒折叠通道的折叠数为2-8。

3.根据权利要求1所述的利用微流控芯片进行浓度梯度干细胞培养系统，其特征在于：所述的p=4，m=2，n=6。

4.根据权利要求3所述的利用微流控芯片进行浓度梯度干细胞培养系统，其特征在于：所述的微流控芯片长度为95.00mm，宽度为40.00mm，芯片厚度控制在10.00mm；每组分枝通道的长度为10mm；入口直径为1.80mm，其它分管道直径1.00mm，微流控液圆形细胞培养室直径为12.00mm，内腔高度为6.00mm。

5.一种权利要求4所述的培养系统的制备方法，其特征在于：芯片主体分成上下两部分开制作，首先以模型浇筑工艺将上下两部分制成直径12mm、深度4.00mm的细胞培养室；

6.一种采用权利要求4所述的培养系统的细胞培养方法，其特征在于采用以下步骤：

技术总结本发明提供了细胞培养系统，以解决在不同的环境中配制浓度梯度溶液时，造成细胞污染，影响细胞生长的效率和质量的技术问题，具体结构为：上部具有M个入口，中部具有N个出口，下部具有N个分别与出口相连通的干细胞培养室；入口和出口之间具有P级分枝通道。通过微流控芯片能产生可控线性和的浓度梯度溶液，然后流入细胞培养板层。旨在模拟细胞自然增殖和分化的微环境，同时增强细胞的培养效率和可控性。该系统通过集成微流控技术，能够实现特定类型干细胞的定向增殖和分化，最终根据溶液浓度梯度探究细胞生长的趋向性或同种试剂在不同浓度下对细胞的影响。技术研发人员：王禄,何鹏,黄好学,孙传婷受保护的技术使用者：山东科金生物发展有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2