(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210973674.4 (22)申请日 2022.08.15 (71)申请人 北京工商大 学 地址 100048 北京市海淀区阜成路1 1号 (72)发明人 林玲　谢瑶双　 (74)专利代理 机构 苏州国诚专利代理有限公司 32293 专利代理师 韩凤 (51)Int.Cl. C12N 11/10(2006.01) C12M 3/00(2006.01) C12M 1/34(2006.01) C12M 1/00(2006.01) B01L 3/00(2006.01) B01J 13/06(2006.01)B01J 13/00(2006.01) (54)发明名称 一种载细胞微胶囊的制备方法及其应用 (57)摘要 本发明涉及一种载细胞微胶囊的制备方法 及其应用， 属于细胞力学特征和释放物质监测领 域。 其首先制备用于生成液滴的微流控芯片； 随 后将液晶相作为最内相、 载细胞凝胶溶液作为中 间相， 油相作为连续相分别引入制备得到的微流 控芯片中， 经过包被切割后制备得到载细胞凝胶 微胶囊； 用于监测3D培养细胞微环境pH中。 本发 明在液滴微流控的基础上制备一种包裹液晶的 载细胞微胶囊， LC ‑Gelcells具有制备简单、 尺寸 可控、 单分散性良好、 机械性能稳定、 生物相容性 良好、 有效间隔外界环境干扰、 可视化观察等优 点， 能够实现对3D培养微球模型内部细胞微环境 pH的监测， 在细胞研究、 生物医药等方面具有广 阔的应用前 景。 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 CN 115322982 A 2022.11.11 CN 115322982 A 1.一种载细胞微胶囊的制备方法， 其特征是： 首先制备用于生成液滴的微流控芯片； 随 后将液晶相作为最内相、 载细胞凝胶溶液作为中间相， 油相作为连续相分别引入制备得到 的微流控芯片中， 经 过包被切割后制备 得到载细胞凝胶微胶囊。 2.如权利要求1所述载细胞微胶囊的制备方法， 其特征是： 所述微流控芯片自上至下依 次设置连续相入口(1)、 中间相入口(2)、 最内相入口(3)、 第一交叉口(4)、 第二交叉口(5)、 收集池(6)和出口(7)； 所述中间相入 口(2)和最内相入 口(3)通过微通道在第一交叉口(4)交汇； 连续相入 口 (1)和第一交叉口(4)通过微通道在第二交叉口(5)交汇； 所述第二交叉口(5)通过微通道连 通入收集池(6)， 收集池(6)与出口(7)相连。 3.如权利要求2所述载细胞微胶囊的制备方法， 其特征是： 所述微流控芯片材料为 PDMS， 其大小为1.5 ×4.5cm； 所述微通道宽10 0 μm， 高80 μm。 4.如权利要求3所述载细胞微胶囊的制备方法， 其特征是： 所述微流控芯片通过匀胶、 曝光、 显影、 复制成型以及键合密封制备得到； 具体过程为： 用匀 浆机将光刻胶甩到需要的 通道厚度， 利用掩膜与紫外光刻原理将光刻胶曝光形成图案； 随后洗去 未被曝光的光刻胶， 形成硅片模 具； 将上述硅片模 具放到较平的容器中， 倒入适量PDMS； 最后将芯片和载玻片进 行等离子表面活化后键合， 即得到微 流控芯片。 5.如权利要求1所述载细胞微胶囊的制备方法， 其特征是： 所述液晶相具体为液晶5CB 或者掺杂质量体积浓度为10％的4 ‑戊基联苯‑4'‑羧酸PBA的液晶E7。 6.如权利要求1所述载细胞微胶囊的制备方法， 其特征是： 所述载细胞凝胶溶液是由加 入100 μL胎牛血清FBS的细胞沉淀物与90 0 μL凝胶溶 液混合均匀制得。 7.如权利要求1所述载细胞微胶囊的制备方法， 其特征是： 所述油相具体为含有体积比 为0.3％的氟表面活性剂的氟化油。 8.如权利要求1所述载细胞微胶囊的制备方法， 其特征是： 所述载细胞凝胶微胶囊的制 备步骤为： (1)取三支注射器， 分别与三根软管的一端相连； 所述软管的另一端对应连通入微流控 芯片的连续相入口(1)、 中间相入口(2)和最内相入口(3)中； (2)液晶相与载细胞凝胶溶液在第一交叉口(4)形成 “载细胞凝胶包液晶 ”型液滴； 所述 “载细胞凝胶包液晶 ”型液滴在第二交叉口(5)被连续相切割， 形成载细胞凝胶微胶囊。 9.权利要求1 ‑8之一所述方法制备得到的载细胞微胶囊的应用， 其特征是： 将其应用于 监测3D培 养细胞微环境pH中。 10.权利要求1 ‑8之一所述方法制备得到的载细胞微胶囊的应用， 其特征是： 通过偏光 显微镜观察载细胞凝胶微胶囊的偏光形貌变化 来监测3D培 养细胞微环境的pH 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115322982 A 2一种载细胞微胶囊的制备方 法及其应用 技术领域 [0001]本发明涉及 一种载细胞微胶囊的制备方法及其应用， 属于细胞力学特征和释放物 质监测领域。 背景技术 [0002]细胞3D培养模型中， 传统的通过微传感器获取微球中细胞的生化特征信息的方 法， 常常局限于监测 微球周围的介质， 测量微球体内部信息甚至追踪梯度分布仍然是一个 巨大的挑战， 因此需要 进一步寻找研究适 合3D细胞培 养模型的新型生物传感器。 [0003]功能化的LC液滴作为一种新型的超高灵敏传感器引起了大量关注。 LC液滴为了 实 现传感功能， 其界面通常被化学或生物等功能分子修饰， 目标分析物吸附在液滴表面， 引起 液滴表面LC 分子的锚定改变， 即由吸附质引起的液晶界面能(所谓的锚定能)取向依赖部 分 的变化。 LC分子排列取向的改变， 在偏光显微镜(POM)下呈现出不同的光学织构， 因此容易 对目标分析物实现可视化的光学检测。 [0004]传统的制备单分散LC液滴的方法包括超声法、 相分离以及微胶囊封装等方法， 存 在形成的LC液滴尺 寸可能不均匀、 制备步骤繁琐、 消耗时间等问题。 液滴微流控技术在制备 LC液滴方面展现出巨大的优势与潜力。 微流控液滴技术具有高度的可重复性和可控性， 产 生的液滴具有良好的单分散性， 而且完全相同， 显著 提高了液滴的产生效率， 有利于实现大 规模、 高通量分析； 另一方面， 仅通过控制微通道的几何形状和流体流速， 就可实现对液滴 尺寸的精确控制。 发明内容 [0005]本发明的目的是针对现有技术存在的不足之处， 提供一种检测细胞3D培养微环境 pH的方法， 通过微流控芯片制备一种载细胞凝胶微胶囊(LC ‑Gelcells)， 用偏光显 微镜观察微 胶囊中液晶偏光形貌的变化来检测细胞3D培养微环境中pH值的变化。 LC ‑Gelcells具有制备 简单、 尺寸可控、 单分散性良好、 机械性能稳定、 生物相容性良好、 有效间隔外界环境干扰、 可视化观察 等优点， 能够实现对3D培 养微球模型内部细胞微环境pH的监测。 [0006]本发明的技术方案， 一种载细胞微胶囊的制 备方法， 首先制 备用于生成液滴的微 流控芯片； 随后 将液晶相作为最内相、 载细胞凝胶溶液作为中间相， 油相作为连续相分别引 入制备得到的微 流控芯片中， 经 过包被切割后制备 得到载细胞凝胶微胶囊。 [0007]进一步地， 所述微流控芯片自上至下依次设置连续相入口、 中间相入口、 最内相入 口、 第一交叉口、 第二交叉口、 收集池和出口； [0008]所述中间相入口和最内相入口通过微通道在第一交叉口交汇； 连续相入口和第一 交叉口通过微通道在第二交叉 口交汇； 所述第二交叉 口通过微通道连通入收集池， 收集池 与出口相连。 [0009]进一步地， 所述微流控芯片材料为PDMS， 其大小为1.5 ×4.5cm； 所述微通道宽100 μ m， 高80 μm。说　明　书 1/6 页 3 CN 115322982 A 3