一种基于交流电热的自循环细胞生物反应器及其制备方法和使用方法

摘要

一种基于交流电热的自循环细胞生物反应器的制备方法和使用方法，本发明涉及一种自循环细胞生物反应器及其制备方法和使用方法。本发明的目的是为了解决传统生物技术的细胞培养和微流控芯片技术相结合制备的细胞生物反应器存在加工和控制困难且不耐用的问题。本发明的基于交流电热的自循环细胞生物反应器包括氧化铟锡导电玻璃(ITO)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)层。制备方法：一、氧化铟锡导电玻璃的电极刻蚀；二、浇铸聚二甲基硅氧烷(PDMS)通道；三、聚二甲基硅氧烷(PDMS)层与氧化铟锡导电玻璃的键合。本发明设计的基于交流电热的流体自循环芯片有效的填补了微流控芯片集成微型泵的技术难题，开发了一款结构简单、寿命长、控制方便的芯片集成微型泵。

主权项

一种基于交流电热的自循环细胞生物反应器的制备方法，其特征在于：所述的一种基于交流电热的自循环细胞生物反应器的制备方法按以下步骤制备：一、氧化铟锡导电玻璃的电极刻蚀首先，将负性光刻胶干膜(6)利用照片塑封机压紧于镀有100nm～300nm厚氧化铟锡电极层(5)的氧化铟锡导电玻璃(1)上，再把经AutoCAD软件辅助设计并打印好的掩膜(7)贴在负性光刻胶干膜(6)上，然后将贴好的负性光刻胶干膜(6)的氧化铟锡导电玻璃(1)放入紫外曝光机内进行选择性曝光25s～40s；曝光后将氧化铟锡导电玻璃(1)放入质量分数为4％～5％的Na₂CO₃水溶液中显影2min～4min，洗去未曝光的部分；显影后，将氧化铟锡导电玻璃(1)浸泡在质量分数为15～25％的浓盐酸中30min～45min，腐蚀裸露在外面的氧化铟锡电极层(5)；腐蚀完后，用丙酮溶液浸泡氧化铟锡导电玻璃(1)，去除作为保护层的负性光刻胶干膜(6)，可得到镀有相应电极形状的氧化铟锡导电玻璃(1)；二、浇铸聚二甲基硅氧烷通道将1mm～2mm厚聚甲基丙烯酸甲酯薄板经激光雕刻机刻制成相应通道形状，并用胶水粘在玻璃片上，再将固化剂与聚二甲基硅氧烷的预聚物充分混合后浇灌于聚甲基丙烯酸甲酯薄板模具上，真空干燥箱脱气15min～30min，至没有气泡产生，然后放置在80℃～90℃的恒温箱中固化1h～2h；然后取出聚二甲基硅氧烷层，利用打孔器对聚二甲基硅氧烷层打两个圆柱形孔，其中一个孔为细胞培养室(2‑2)另一个孔为细胞培养液注入室(2‑3)；另制备一块边长为12mm～15mm的正方形，厚度为2mm～3mm的盖子(3)盖在细胞培养室(2‑2)上；三、聚二甲基硅氧烷层与氧化铟锡导电玻璃的键合将步骤二制备好的聚二甲基硅氧烷层(2)的方环形流体通道(2‑1)与空气接触的一侧放置在氧化铟锡导电玻璃(1)上，经等离子机处理后，键合成一体，形成完整的生物反应器；所述的基于交流电热的自循环细胞生物反应器包括氧化铟锡导电玻璃(1)和聚二甲基硅氧烷层(2)，所述聚二甲基硅氧烷层(2)的下表面键合在氧化铟锡导电玻璃(1)的上表面上；所述氧化铟锡导电玻璃(1)上表面的一半面分布有外侧通电电极(1‑1)、内侧通电电极(1‑2)、三组宽电极和三组窄电极；所述外侧通电电极(1‑1)位于氧化铟锡导电玻璃(1)的一个角上；所述内侧通电电极(1‑2)位于三组宽电极和三组窄电极的中间；每组宽电极都与一组窄电极夹杂在一起形成每个宽电极(1‑3)与一个窄电极(1‑4)成对间隔排列，三组宽电极和三组窄电极沿环形排列且按照顺时针方向每对宽电极与窄电极之间排列的次序是相同的，外侧通电电极(1‑1)与每个宽电极(1‑3)相连接，内侧通电电极(1‑2)与每个窄电极(1‑4)相连接；所述聚二甲基硅氧烷层(2)下表面开有一个方环形流体通道(2‑1)，三组宽电极和三组窄电极分别位于方环形流体通道(2‑1)的相邻三个边的下方；在与氧化铟锡导电玻璃(1)的接触面上没有刻蚀电极的方环形流体通道(2‑1)的一条边上设置有细胞培养室(2‑2)，在与氧化铟锡导电玻璃(1)的接触面上有刻蚀电极的方环形流体通道(2‑1)的一条边上设置有细胞培养液注入室(2‑3)，所述的细胞培养室(2‑2)是一个圆柱形通孔且上面有一个盖子(3)；所述的细胞培养液注入室(2‑3)是一个圆柱形通孔；所述的宽电极(1‑3)与窄电极(1‑4)总对数为30～50对，每对宽度分别为50μm～120μm和250μm～600μm，两个电极的间隙为50μm～120μm；所述的方环形流体通道(2‑1)的厚度为3mm～8mm、宽度为2mm～3mm；所述的细胞培养室(2‑2)的直径为8mm～12mm；所述的细胞培养液注入室(2‑3)的直径为3～8mm。