能利用机械刺激检测干细胞分化最优条件的细胞芯片和自动控制系统

摘要

提供了一种细胞芯片及其系统，它们能够通过机械刺激检测干细胞分化的最优条件。用于细胞分化实验的细胞芯片包括用于储存细胞和培养基的多个细胞室、用于将所述细胞和培养基传送到相应细胞室的细胞和培养基注入口、用于将注入到细胞和培养基注入口的细胞和培养基移动到所述细胞室的细道、用于注入施加到所述细胞室的气动压力的气动注入口，以及用于将通过所述气动注入口注入的气动压力传送到相应的细胞室的具有圆形膜的孔。这里，所述孔中的至少两个孔具有不同的面积以使施加到相应细胞室的气动压力的大小不同。因此，所述细胞芯片及其控制系统使不同刺激条件，例如施加具有不同大小、周期、频率、间隔以及占空比的机械刺激下的干细胞分化实验能够在单一的气动压力下同时进行。因此所述细胞芯片和控制系统能节约干细胞并减少实验时间。另外，所述细胞芯片可使用集成的微阀系统和电容压力传感器自动注入并更换细胞和培养基，并可实时地测量刺激的大小。进一步地，所述干细胞可被染色并放置在安装在系统中的荧光显微镜下以在单独的芯片状态中实时地观测分化步骤及细胞状态。

主权项

一种用于细胞分化实验的细胞芯片，所述细胞芯片包括：多个细胞室，其用于储存细胞和培养基；细胞和培养基注入口，其用于将所述细胞和所述培养基传送到相应的细胞室；第一细道，其用于将注入到所述细胞和培养基注入口的细胞和培养基移动到所述细胞室；气动注入口，其用于注入施加到所述细胞室的气动压力；和孔，其具有圆形膜，用于将通过所述气动注入口注入的气动压力传送到相应的细胞室，所述孔中的至少两个孔具有不同的面积，以使施加到相应的细胞室的气动压力的大小不同；其特征在于，所述细胞芯片还包括：标记和染料注入口，其用于注入标记或染料以观测所述细胞室中的细胞状态和分化过程；第二细道，其连接在所述标记和染料注入口之间并起标记或染料到所述细胞室的移动通道的作用；以及微阀装置，其用于调整所述细道和所述细胞室之间的流体流动，并且所述微阀装置包括：第一微阀气动注入口，其用于注入被用来调整所述细胞室和所述细道之间的培养基的流量的第一微阀气动压力；第二微阀气动注入口，其用于注入被用来调整所述细胞室和所述细道之间的标记或染料的流量的第二微阀气动压力；第一气动室，其设置成与相应的细胞室之间的细道接触，并响应于所述第一微阀气动压力而收缩和扩张；第二气动室，其设置成与用于标记或染料的各相应的细道接触，并响应于所述第二微阀气动压力而收缩和扩张；第一阀突起部分，其设置在各相应的细胞室和细道之间，并连接到相应的第一气动室，以响应于所述相应的第一气动室的收缩或扩张而被打开或关闭；以及第二阀突起部分，其设置在各相应的细胞室和用于标记或染料的细道之间，并连接到相应的第二气动室，以响应于所述相应的第二气动室的收缩或扩张而被打开或关闭。