一种水凝胶微流控芯片及其加工方法

摘要

本发明提供一种水凝胶微流控芯片，包括基底层、芯片层和封盖层；所述芯片层由PEG基水凝胶预聚物固化而成，并由上、下两层单元组成；第一层单元包括用于捕获细胞、并将捕获的细胞固定在其中进行培养的微井阵列；第二层芯片单元包括用于灌注细胞培养液的直流道和用于细胞代谢物收集、检测的矩形凹槽；第一层芯片单元的微井阵列与第二层芯片单元的直流道区域重合；第一层芯片单元和第二层芯片单元的矩形凹槽重合；所述芯片层设于基底层和封盖层之间，封盖层上设有与所述直流道和矩形凹槽连通的进样口和出口。本发明还提供了该微流控芯片的加工方法，采用PEGDA制作水凝胶微流控芯片使得芯片制作更快速、更高效，在细胞研究和药物筛选方面具有重要意义。

主权项

一种水凝胶微流控芯片，包括基底层、芯片层和封盖层；其特征在于：所述芯片层由PEG基水凝胶预聚物固化而成，并由上、下两层单元组成；第一层单元包括用于捕获细胞、并将捕获的细胞固定在其中进行培养的微井阵列，该微井阵列由3×15共45个微孔构成，每个微孔直径为800um；微井阵列的一端有矩形凹槽，矩形凹槽为6mm×6mm；第二层芯片单元包括用于灌注细胞培养液的直流道和用于细胞代谢物收集、检测的矩形凹槽，该直流道为3mm×15mm，矩形凹槽为6mm×6mm，直流道与矩形凹槽连通；第一层芯片单元的微井阵列与第二层芯片单元的直流道区域重合；第一层芯片单元和第二层芯片单元的矩形凹槽重合；所述芯片层设于基底层和封盖层之间，封盖层上设有与所述直流道和矩形凹槽连通的进样口和出口；所述水凝胶微流控芯片，采用如下步骤而得：1）芯片掩膜制作：用绘图软件分别绘制第一层和第二层芯片掩膜图，并以菲林的形式打印芯片掩膜；第一层芯片掩膜包括至少一个微井阵列3×15，每个微孔直径为800um，矩形凹槽为6mm×6mm；第二层芯片掩膜包括至少一个直流道为3mm×15mm，矩形凹槽为6mm×6mm，直流道与矩形凹槽连通；2）芯片模具制作：以载玻片为基底，将第一层芯片掩膜置于载玻片之上，芯片掩膜和载玻片之间留有空腔以备灌注PEG基水凝胶预聚物；3）芯片成型：将充分混匀的PEG基水凝胶预聚物静止、抽真空、去除气泡后，用注射器注入在步骤2）所述的芯片模具空腔内，并将整个模具置于一个密封的紫外光聚合反应发生器中，照射紫外光，使得PEG基水凝胶预聚物固化；固化的过程中一直充氮气保护，待完全固化成型后去掉掩膜，这样第一层芯片单元制作完成；4）将第二层芯片掩膜置于步骤3）成型芯片之上，下层芯片单元的微井阵列、矩形凹槽与上层芯片单元的直流道、矩形凹槽区域重合；同时预留有空腔，重复步骤3）所述的注入PEG基水凝胶预聚物并固化成型的操作，待完全固化成型后去掉掩膜，这样第二层芯片单元制作完成；5）将步骤4）制作好的芯片置于PBS缓冲液中漂洗，去除未反应完全的PEG基水凝胶预聚物，再用PDMS封盖，最后通过消毒杀菌制得用于细胞培养及代谢物收集、检测的水凝胶微流控芯片；所述PEG基水凝胶预聚物按如下方法配制：将预聚物PEGDA和HEMA按质量比1~1.5：1混合，再加入质量比为0.3%的光引发剂，混匀后得到PEG基水凝胶预聚物。