一種用于細胞捕獲的微流控芯片的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于細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，所述流道內設有壩狀結構，所述壩狀結構距離流道底部的高度小于所述流道的深度，所述壩狀結構由多個相互連接的彎折結構組成，所示壩狀結構的一端連接所述流道的一個側邊，所述壩狀結構的另一端連接所述流道的另一個側邊。本發明的微流控芯片大大提升了芯片的細胞捕獲容量，且芯片加工工藝簡單，極大地降低了對芯片加工平臺的要求；另外本發明的微流控芯片可以對壩狀結構中彎折結構的數量和彎折結構沿液體流動方向的深度以及壩狀結構與上基板的高度進行相應的調整以滿足不同的需要。
【專利說明】一種用于細胞捕獲的微流控芯片
【技術領域】
[0001]本發明屬于微流控芯片【技術領域】，尤其是涉及一種通過往復彎折的壩型結構實現大容量細胞捕獲的微流控芯片。
【背景技術】
[0002]20世紀90年代初，1^2和提出微全分析系統的概念，這一系統以實現分析實驗室的“個人化”和“家用化”為目的，被廣泛應用于分析、檢測相關的各個研究領域，如單細胞研究、基因測序、疾病診斷、環境檢測等。微流控芯片是微全分析系統的重要組成部分，利用微加工技術，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、高通量等優點。
[0003]利用微流控芯片研究細胞的行為是近年來比較熱門的方向，從成分復雜的各種生物液樣本中分離細胞是一項重要的生物醫學工程技術，無論在醫學研究和臨床應用中都具有重要的意義。例如可以應用于檢測腫瘤病人血液中的循環腫瘤細胞。目前，已有多種基于微流控芯片進行細胞捕獲的方案，主要都是通過設計小于細胞尺寸的結構單元將細胞“卡”住，這些結構包括緊密排列的柱狀結構單元，類似大寫英文字母“I”的結構單元，小于或等于細胞直徑的微小管道結構單元等。這些微流控芯片均能很好地實現對目的細胞的捕獲操作。然而這些方案有著共同的不足，加工過程復雜，細胞容量有限。以緊密排列的柱狀結構為例，首先加工數微米級的尺寸固定微柱就需要微流控芯片加工平臺實現較大的深寬比，同時至多可以捕獲小于微柱數量的細胞；類似型的結構單元同樣需要加工平臺實現較大的深寬比，而且每個的結構單元僅能捕獲一個細胞，捕獲效率低下。當待檢測樣本為血液等含有較多細胞的生物液體樣本時，以上述結構作為細胞捕獲單元的微流控芯片將很快因為捕獲能力耗盡而失去細胞捕獲能力。
[0004]現有的無論是微柱結構、“I”結構還是微管道結構的細胞捕獲微流控芯片，無一例外存在細胞容量有限的問題，而且這些微結構大多需要較大的深寬比，對芯片加工的要求很聞。
【發明內容】
[0005]發明目的:針對目前細胞捕獲微流控芯片細胞捕獲容量有限，芯片加工工藝復雜的現狀，本發明提供一種流道內具有往復彎折壩狀結構的微流控芯片，本發明的微流控芯片大大提升了芯片的細胞捕獲容量，且芯片加工工藝簡單，極大地降低了對芯片加工平臺的要求。
[0006]
【發明內容】
:為解決上述技術問題，本發明所采用的技術手段為:
[0007]一種用于細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，所述流道內設有壩狀結構，所述壩狀結構距離流道底部的高度小于所述流道的深度，所述壩狀結構由多個相互連接的彎折結構組成，所述壩狀結構的一端連接所述流道的一個側邊，所述壩狀結構的另一端連接所述流道的另一個側邊。
[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，所述壩狀結構中各個彎折部分與所述上基板的高度可以一致，也可以不一致。壩狀結構與上基板的高度接近或小于至少一種目標細胞尺寸。
[0010]其中，所述壩狀結構的彎折部分的彎折角呈直線彎折或呈曲線彎折，壩狀結構沿液體流動方向往復彎折可以增大捕獲細胞的有效長度。
[0011]其中，所述壩狀結構的彎折部分沿液體流動方向的深度可以相同，也可以不相同。
[0012]有益效果:相比于現有技術，本發明的微流控芯片大大提升了芯片的細胞捕獲容量，且芯片加工工藝簡單，極大地降低了對芯片加工平臺的要求；本發明微流控芯片在流道內設有壩狀結構，從而利用壩狀結構與上基板的高度小于目標細胞直徑來實現目標細胞的捕獲，壩狀結構呈往復彎折狀，往復彎折的壩狀結構能夠大幅提高流道用于細胞捕獲的有效長度，使得芯片可捕獲細胞的容量大幅度提升；另外，本發明的微流控芯片不需要較大的深寬比，加工簡單，因此對微流控芯片的制作平臺要求較低；最后，本發明的微流控芯片可以根據需要對壩狀結構中彎折結構的數量和彎折結構沿液體流動方向的深度以及壩狀結構與上基板的高度進行相應的調整。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明微流控芯片的結構示意圖；
[0014]圖2是本發明微流控芯片“面剖視圖的局部放大圖；
[0015]圖3是本發明微流控芯片中壩狀結構的局部放大圖；
[0016]圖4是本發明微流控芯片中壩狀結構捕獲細胞的局部放大圖；
[0017]其中，上基板1，下基板2，流道入口 3，流道出口 4，壩狀結構5，彎折結構6，流道7。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖對本發明進行進一步說明。
[0019]一種用于細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，所述流道內設有壩狀結構，所述壩狀結構距離流道底部的高度小于所述流道的深度，所述壩狀結構由多個相互連接的彎折結構組成，所述壩狀結構的一端連接所述流道的一個側邊，所述壩狀結構的另一端連接所述流道的另一個側邊。
[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，所述壩狀結構中各個彎折部分與所述上基板的高度可以一致，也可以不一致。壩狀結構與上基板的高度接近或小于至少一種目標細胞尺寸。
[0022]其中，所述壩狀結構的彎折部分的彎折角呈直線彎折或呈曲線彎折，壩狀結構沿液體流動方向往復彎折可以增大捕獲細胞的有效長度。
[0023]其中，所述壩狀結構的彎折部分沿液體流動方向的深度可以相同，也可以不相同。
[0024]如圖1?2所示，本發明的用于細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內設有壩狀結構5，壩狀結構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)，壩狀結構5由多個相互連接的彎折結構6組成，由多個相互連接的彎折結構6組成的壩狀結構5 —端連接流道7的一個側邊，壩狀結構5的另一端連接流道7的另一個側邊，微流控芯片通過壩狀結構5與上基板2之間的距離接近或小于目標細胞來捕獲細胞，微流控芯片通過壩狀結構5的彎折結構6來延長捕獲細胞的有效長度。
[0025]整條流道7中，流道7底部的每個點與上基板1的高度可以一致，也可以不一致；壩狀結構5中各個彎折部分6與上基板1的高度可以一致，也可以不一致，壩狀結構5與上基板1的高度接近或小于至少一種目標細胞的尺寸；壩狀結構5的彎折部分6的彎折角呈直線彎折或呈曲線彎折，壩狀結構5沿液體流動方向往復彎折能夠增大捕獲細胞的有效長度；壩狀結構5的彎折部分6沿液體流動方向的深度可以相同，也可以不相同。
[0026]采用本發明的微流控芯片對人白血病細胞系1(562細胞進行捕獲:
[0027]1(562細胞系為人白血病細胞系，細胞直徑約為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通過化學鍵鍵合在一起，流道7的深度為30微米，壩狀結構5距離流道7底部的高度為23微米，壩狀結構5與上基板1之間的間隙為7微米，壩狀結構5中，每個彎折部分6的彎折角為直線彎折(彎折角呈直角)，如圖3所示，彎折結構6中每個直線的寬度3為50微米，每個彎折結構6的寬度1為200微米，彎折部分6沿液體流動方向的深度(1為1000微米，壩狀結構5在沿液體流動方向上左側有11個彎折結構6，右側有10個彎折結構6，因此其捕獲細胞的有效長度遠大于壩狀結構5呈直線結構時的有效捕獲長度(當壩狀結構5呈直線結構時，有效捕獲長度即為流道7中分別與壩狀結構5連接的兩個側邊之間的距離)。
[0028]帶有1(562細胞的懸液從流道入口 3進入流道7，當液體流至壩狀結構5時，1(562細胞因為直徑大于7微米而被擋在了壩狀結構5的左側，細胞懸液順利通過壩狀結構5與上基板1之間的間隙，從而成功將1(562細胞捕獲(如圖4所示)。
[0029]本發明微流控芯片在流道7中設有一條具有往復彎折結構的壩狀結構5，進而可以捕獲到細胞直徑大于壩狀結構5與上基板1之間間隙的目標細胞。往復彎折的壩狀結構5將流道7分割成為兩個區域，往復彎折結構6能夠成數量級地增加了芯片的細胞捕獲有效長度，當含有細胞的液體從流道的一側流向另一側時，細胞將被捕獲在壩狀結構5上的任何一處，而流體可以正常通過壩狀結構5與上基板1之間的間隙，直至壩狀結構5的進樣一側的所有表面均被捕獲到的目標細胞鋪滿而阻塞流體的流動。
[0030]本發明的微流控芯片還可以靈活地對壩狀結構5中彎折結構6的數量和彎折結構6沿液體流動方向的深度以及壩狀結構5與上基板1的高度進行相應的調整以滿足不同的需要；如果需要捕獲較多細胞，可以通過增加彎折結構6的數量和彎折結構6沿液體流動方向的深度來實現，較多的彎折結構6和較深的彎折結構6可以增加目標細胞捕獲的有效長度；通過調整壩狀結構5與上基板1之間間隙的大小，可以實現對不同直徑目標細胞的捕犾。
【權利要求】
1.一種用于細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，所述流道內設有壩狀結構，所述壩狀結構距離流道底部的高度小于所述流道的深度，所述壩狀結構由多個相互連接的彎折結構組成，所示壩狀結構的一端連接所述流道的一個側邊，所述壩狀結構的另一端連接所述流道的另一個側邊。
2.根據權利要求1所述的用于細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.根據權利要求1所述的用于細胞捕獲的微流控芯片，其特征在于:所述壩狀結構中各個彎折部分與所述上基板的高度可以一致，也可以不一致。
4.根據權利要求1所述的用于細胞捕獲的微流控芯片，其特征在于:所述壩狀結構的彎折部分的彎折角呈直線彎折或呈曲線彎折。
5.根據權利要求1所述的用于細胞捕獲的微流控芯片，其特征在于:所述壩狀結構的彎折部分沿液體流動方向的深度可以相同，也可以不相同。
【文檔編號】C12M1/00GK104388299SQ201410605526
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月30日 優先權日:2014年10月30日
【發明者】涂景, 許明華, 陸祖宏, 張宇翔, 梁福鵬 申請人:東南大學