PL242812B1 - Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne do szybkich badań przesiewowych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest magnetyczne urządzenie mikrofluidalne do szybkich badań przesiewowych składające się z wieka, podstawy, osłon zbiorników oraz warstwy funkcjonalnej czipa, a wieko czipa zawiera zbiorniki zasilające oraz podziałkę milimetrową, a warstwa funkcjonalna czipa zawiera komory hodowlane, charakteryzujące się tym, że składa się z transparentnego dla światła widzialnego i UV czipa mikrofluidalnego (1) wyposażonego w co najmniej trzy liniowe komory hodowlane, z których każda łączy się na końcach ze zbiornikami zasilającymi elastyczną podstawę oraz z generatora mikropola magnetycznego (1) złożonego z platformy zawierającej gniazdo czipa, podpór dystansowych, zespołu podstawy generatora złożonego z wierzchu i spodu, zawierającej gniazdo magnesu, magnesu stałego oraz szeregu trzpieni ferromagnetycznych, przy czym układ komór hodowlanych w czipie mikrofluidalnym (2) oraz układ trzpieni ferromagnetycznych generatora mikropola magnetycznego (1) jest wzajemnie skorelowany w ten sposób, że trzpienie ferromagnetyczne w platformie przebiegają wzajemnie równolegle od powierzchni komór hodowlanych czipa do górnej powierzchni magnesu stałego. Przedmiotem wynalazku jest również sposób prowadzenia badań w magnetycznym urządzeniu mikrofluidalnym.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest magnetyczne urządzenie mikrofluidalne do szybkich badań przesiewowych stanowiące zespół wymiennego czipa mikrofluidalnego jednorazowego użytku do prowadzenia trójwymiarowych, wyspowych hodowli komórkowych w układzie stacjonarnym, w ciągłym gradiencie substancji aktywnej oraz urządzenia wytwarzającego mikropole magnetyczne (tzw. generatora mikropola magnetycznego) o zadanych właściwościach, a w szczególności zadanym rozkładzie natężenia pola magnetycznego.

Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne znajduje zastosowanie jako narzędzie do szybkiego screeningu leków i substancji bioaktywnych (testów przesiewowych), przez co znajduje zastosowanie na różnych etapach badań nad nowymi lekami. Urządzenie umożliwia prowadzenie testów jednocześnie dla nieskończonej liczby rozcieńczeń (w ciągłym gradiencie) substancji aktywnej. Ponadto urządzenie znajduje zastosowanie do prowadzenia badań podstawowych w neurobiologii i biologii komórki, w badaniach nad potencjalnym ochronnym wpływem substancji aktywnych zapobiegających chorobom neurodegeneracyjny (neuroprotekcji) oraz w badaniach wpływu substancji aktywnych na regenerację komórek (neuroregeneracji).

Sposób prowadzenia badań z wykorzystaniem magnetycznego urządzenia mikrofluidalnego oraz powszechnie dostępne biokompatybilne, immunoreaktywne, modyfikowane powierzchniowo biotylowanymi przeciwciałami mikrokapsułki polimerowe zawierające w rdzeniu nanocząstki o właściwościach ferromagnetycznych pozwala na prowadzenie trójwymiarowych, wyspowych hodowli komórkowych oraz badań z ich wykorzystaniem w kontrolowanym, ciągłym gradiencie stężenia substancji aktywnej. Umożliwia to prowadzenie testów przesiewowych w prosty, szybki, powtarzalny i wydajny sposób z wykorzystaniem zaawansowanych komórkowych modeli 3D.

W organizmie gradienty stężeń biomolekuł są regulowane i pełnią zadania kontrolne wielu podstawowych funkcji komórki, w tym biorą udział w różnicowaniu i migracji komórek. W warunkach in vivo komórki w tkankach są eksponowane na gradientowe stężenia związków aktywnych biologicznie, które przedostają się z krwi do otoczenia komórek. W zależności od dystansu poszczególnych komórek od miejsca wchłaniania związku biologicznie aktywnego, komórki będą eksponowane na różne stężenia tego związku - komórki będą reagować różnym nasileniem efektu metabolicznego i/lub fenotypowego. Będą one także uwalniać do otoczenia (komórkowego milleu) różne ilości związków sygnałowych dla sąsiednich komórek w ich otoczeniu (np. prostanoidów). Jest to zatem złożony układ, w którym całkowity efekt związku zewnątrzkomórkowego działającego na grupę komórek w tkance jest zależny od dystansu komórek na drodze gradientu stężenia tego związku oraz lokalnych różnic stężenia uwalnianych z komórek związków sygnałowych oddziałujących na sąsiednie komórki w tkance. Związki sygnalizacyjne wydzielane z komórek eksponowanych na czynnik zewnątrzkomórkowy wpływają na modyfikację funkcji sąsiednich komórek. Prowadzenie badań z wykorzystaniem trójwymiarowych hodowli komórek w urządzeniu mikrofluidalnym pozwala na uwzględnienie wzajemnego oddziaływania komórek, a nie tylko wpływu badanej substancji aktywnej, jak w klasycznych rozwiązaniach, na metabolizm komórki. Kolejnymi zaletami urządzenia mikrofluidalnego jest wyższa dokładność oraz lepsza kontrola generowanego gradientu, w porównaniu do klasycznych rozwiązań, dzięki wymiarom dopasowanym do skali komórkowej. Dodatkowo, układy mikrofluidalne operują na niewielkich objętościach płynu, rzędu mikrolitrów, co znacząco obniża koszty badań (Mahdi Karimi i inni, Microfluidic systems for stem cell-based neural tissue engineering, Lab on a Chip 2016, 16: 2551-2571).

Obecnie badania przesiewowe substancji bioaktywnych w kierunku ich potencjalnego wykorzystania jako substancji leczniczych oraz zjawisk neuroprotekcji i neuroregeneracji w warunkach in vitro prowadzi się z wykorzystaniem klasycznych płytek hodowlanych wielodołkowych i komórkowych hodowli zawiesinowych lub adherentnych, które nie dają możliwości prowadzenia badań w ciągłym gradiencie substancji badanej lub też nie umożliwiają prowadzenia testów z wykorzystaniem trójwymiarowych hodowli komórkowych.

Ze zgłoszenia patentowego US20180141047 A1 znane jest wielodołkowe urządzenie mikrofluidalne do prowadzenia trójwymiarowych hodowli komórek w warunkach stacjonarnych, wykorzystujące materiały podporowe do immobilizacji komórek. Do centralnie położonych komór hodowlanych poprowadzone zostały mikrokanały doprowadzające substancje stymulujące wzrost i proliferację komórek. W zgłoszeniu patentowym US20130143230 A1 opisano platformę mikrofluidalną do badania wpływu czynników fizykochemicznych i biologicznych na kultury i kokultury komórkowe. Hodowle komórkowe były prowadzone w układzie stacjonarnym i przepływowym na syntetycznych rusztowaniach. Ze zgłoszenia patentowego US20080233607 A1 znane jest przepływowe urządzenie mikrofluidalne w postaci prostego kanału posiadającego szereg przegród, do prowadzenia hodowli komórkowych w laminarnym przepływie medium hodowlanego. Z kolei w zgłoszeniu patentowym US20090023608 A1 opisano urządzenie mikrofluidalne posiadające macierzowy układ komór hodowlanych do prowadzenia szeregu jednoczesnych badań i hodowli komórkowych. Układ umożliwiał obserwację hodowli pod mikroskopem optycznym. Podobnie, w zgłoszeniu pate ntowym US20120003732 A1 przedstawiono system zaopatrzony w macierzowy układ komór hodowlanych do jednoczesnego prowadzenia badań z wykorzystaniem szeregu kultur komórkowych pod mikroskopem optycznym. W amerykańskim zgłosz eniu patentowym US20070084706 A1 opisano urządzenie mikrofluidalne oraz metodę prowadzenia hodowli komórkowych na porowatej membranie.

Żadne ze znanych rozwiązań konstrukcyjnych oraz metod prowadzenia badań przesiewowych substancji bioaktywnych i leków, w szczególności pod kątem przydatności w medycynie regeneracyjnej oraz prewencyjnej, nie wykorzystuje magnetycznego urządzenia mikrofluidalnego do prowadzenia trójwymiarowych hodowli komórkowych w ciągłym gradiencie substancji aktywnej w warunkach stacjonarnych (nieprzepływowych), a przez to nie umożliwia formowania wysp komórkowych o zadanej średnicy i wysokości oraz zadanym odstępie wzdłuż komór hodowlanych dzięki formowaniu i kontroli mikropola magnetycznego o niskim natężeniu i dyskretnym rozkładzie oraz wykorzystaniu powszechnie dostępnych biokompatybilnych, immunoreaktywnych, modyfikowanych powierzchniowo biotylowanymi przeciwciałami mikrokapsułek polimerowych zawierających w rdzeniu nanocząstki o właściwościach ferromagnetycznych, uprzednio połączonych w aglomeraty mikrokapsułka-komóra w selektywny sposób trwale lub rozłącznie z błoną komórkową komórek określonych rodzajów dzięki tworzeniu kompleksów immunologicznych antygen-przeciwciało, a przez to nie umożliwia testów przesiewowych potencjalnych substancji leczniczych dla nieskończonej liczby rozcieńczeń (w kontrolowanym ciągłym gradiencie) substancji w jednym eksperymencie i z wykorzystaniem złożonych, wyspowych trójwymiarowych hodowli komórkowych, a przez to nie umożliwia badań skryningowych na modelach komórkowych z sygnalizacją międzykomórkową obecną w tkankach organizmów żywych.

Celem wynalazku było opracowania nowego rozwiązania konstrukcyjnego w postaci magnetycznego urządzenia mikrofluidalnego, w szczególności na potrzeby medycyny regeneracyjnej i prewencyjnej, który rozwiązywałby powyżej wskazane problemy.

Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne do szybkich badań przesiewowych składające się z wieka, postawy, osłon zbiorników oraz warstwy funkcjonalnej czipa, a wieko czipa zawiera zbiorniki zasilające oraz podziałkę milimetrową, a warstwa funkcjonalna czipa zawiera komory hodowlane, charakteryzuje się tym, że składa się z transparentnego dla światła widzialnego i UV czipa mikrofluidalnego wyposażonego w co najmniej trzy liniowe komory hodowlane, których osie są rozstawione w odległościach od 5 do 25 mm, z których każda łączy się na końcach ze zbiornikami zasilającymi, elastyczną podstawę oraz z generatora mikropola magnetycznego złożonego z platformy zawierającej gniazdo czipa, które dopasowane jest rozmiarem do wielkości czipa mikrofluidalnego, podpór dystansowych, zespołu podstawy generatora złożonego z wierzchu i spodu, zawierającej gniazdo magnesu, magnesu stałego oraz szeregu trzpieni ferromagnetycznych, które ustawione są prostopadle do powierzchni komór hodowlanych czipa mikrofluidalnego, przy czym układ komór hodowlanych w czipie mikrofluidalnym oraz układ trzpieni ferromagnetycznych generatora mikropola magnetycznego jest wzajemnie skorelowany w ten sposób, że trzpienie ferromagnetyczne w platformie przebiegają wzajemnie równolegle od powierzchni komór hodowlanych czipa do górnej powierzchni magnesu stałego.

Korzystnie podstawa czipa mikrofluidalnego wykonana jest z foli poliwęglanowej, politereftalanu etylenu lub cyklicznego kopolimer poliolefinowego COC o grubości od 100 do 300 mikrometrów.

Korzystnie osłony zbiorników wykonane są z samoprzylepnej folii z polifluorku winylidenu (PVDF) o grubości od 200 do 500 mikrometrów.

Korzystnie powierzchnia gniazda magnesu w podstawie generatora obejmuje obszar komór hodowlanych czipa mikrofluidalnego.

Korzystnie stosuje się magnesy stałe płytowe z grupy od N35 do N52.

Korzystnie wymiary magnesu stałego dopasowane są do wymiarów gniazda magnesu w podstawie generatora.

Korzystnie trzpienie ferromagnetyczne wykonane są ze stali ferromagnetycznej, najkorzystniej typu SS 430.

Korzystnie trzpienie ferromagnetyczne mają średnicę od 100 do 300 mikrometrów.

Korzystnie trzpienie ferromagnetyczne mają długość od 30 do 100 milimetrów.

Korzystnie trzpienie ferromagnetyczne są rozłożone pod każdą z komór hodowlanych czipa mikrofluidalnego wzdłuż ich dłuższych boków we wzajemnych odległościach nie mniejszych niż dwukrotność średnicy trzpienia ferromagnetycznego.

Korzystnie trzpienie ferromagnetyczne rozlokowane są na co najmniej % długości komory hodowlanej.

Korzystnie trzpienie ferromagnetyczne rozłożone co najmniej w jednym rzędzie.

Korzystnie zakończenia trzpieni ferromagnetycznych zlicowane są z górną powierzchnią gniazda czipa oraz z górną powierzchnią gniazda magnesu.

Korzystnie podpory dystansowe wyposażone są otwór rewizyjny umożliwiający dostęp do trzpieni ferromagnetycznych.

Korzystnie wysokość podpór dystansowych jest skorelowana z długością trzpieni ferromagnetycznych w ten sposób, że zapewnia licowanie ich końców z górną powierzchnią gniazda czipa oraz z górną powierzchnią gniazda magnesu.

Korzystnie wysokość gniazda magnesu równa jest wysokości magnesu stałego.

Korzystnie wierzch i spód podstawy generatora są trwale połączone.

Korzystnie podpory dystansowe są trwale połączone z platformą oraz podstawą generatora.

Korzystnie trzpienie ferromagnetyczne wprowadzane są w otwory przelotowe trzpieni ferromagnetycznych i łączone trwale z platformą i podstawą generatora.

Korzystnie czip mikrofluidalny zawiera mikrokapsułki magnetyczne.

Najkorzystniej koncentracja mikrokapsułek magnetycznych wprowadzonych do czipa mikrofluidalnego zawiera się w przedziale od 1x106 do 1x107 aglomeratów na mililitr.

Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne do szybkich badań przesiewowych według wynalazku umożliwia prowadzenie badań przesiewowych substancji biologicznie czynnych o potencjalnych właściwościach leczniczych, regeneracyjnych lub protekcyjnych w ciągłym gradiencie tej substancji, w szerokim zakresie stężeń z wykorzystaniem trójwymiarowych, wyspowych hodowli komórkowych w układzie stacjonarnym (nieprzepływowym), które są możliwe do osiągnięcia bez wykorzystania struktur podporowych, w szczególności nie wymaga to zastosowania hydrożeli, półprzepuszczalnych membran i rusztowań, a możliwe jest dzięki zastosowaniu ferromagnetycznych mikrokapsułek polimerowych o zmodyfikowanych właściwościach powierzchniowych, przez co adherujących z komórkami, które umożliwiają utrzymywanie aglomeratów mikrokapsułka-komóra w określonych miejscach w obrębie komór czipa mikrofluidalnego za pomocą mikropola magnetycznego wytwarzanego przez generator pola, a możliwe jest to przy zachowaniu niezaburzonych profili stężenia podlegających naturalnej sekrecji z komórek czynników biochemicznych. Konstrukcja urządzenia umożliwia jednoczesne prowadzenie hodowli kontrolnej (tzw. ślepa próba) oraz co najmniej jednej hodowli właściwej, jak również pośrednią detekcję profilu stężenia badanej substancji i jego zmian w czasie dzięki pomiarom absorbancji metodą spektrofotometryczną barwnego wskaźnika wprowadzanego do komory wskaźnikowej. Ponadto, konstrukcja urządzenia zapewnia możliwość wprowadzania dowolnych substancji czynnych do środowiska hodowli oraz prowadzenie obserwacji mikroskopowych oraz badań i analiz z wykorzystaniem standardowych technik badawczych wykorzystywanych w biologii, medycynie, farmacji oraz inżynierii biomedycznej, a w szczególności optycznej mikroskopii epifluorescencyjnej i spektrofluorymetrii.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest bliżej w przykładach wykonania oraz na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia magnetyczne urządzenie mikrofluidalne do szybkich badań przesiewowych, fig. 2 przedstawia eksplodowany rysunek czipa mikrofluidalnego z trzema liniowymi komorami hodowlanymi, fig. 3 przedstawia eksplodowany rysunek generatora dyskretnego mikropola magnetycznego. Przykład 1

Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne do szybkich badań przesiewowych zostało przedstawione na rysunku fig. 1. Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne jest rozłącznym zespołem generatora mikropola magnetycznego 1 oraz gradientowego czipa mikrofluidalnego 2. Czip mikrofluidalny 2 został spozycjonowany na generatorze mikropola magnetycznego 1 poprzez wprowadzenie w gniazdo czipa mikrofluidalnego 17, w ten sposób by podstawa czipa 6 ściśle przylegała do powierzchni gniazda czipa mikrofluidalnego 2.

Trójkomorowy czip mikrofluidalny 2 o wymiarach 25/75/3,43 mm (szerokość/długość/wysokość) do prowadzenia badań w ciągłym gradiencie substancji bioaktywnej został przedstawiony na fig. 2. Czip mikrofluidalny 2 składa się z trzech warstw oraz dwóch osłon zbiorników 3, których układ został przedstawiony na fig. 2. Wieko czipa 4 wykonane zostało z PMMA przepuszczalnego dla światła widzialnego oraz UV o grubości 3 mm. W wieku 4 na wysokości wlotów i wylotów z komór hodowlanych 9 urządzenia wykonanych zostało sześć cylindrycznych zbiorników 8 o średnicy 5 mm dopasowanej do szerokości komór hodowlanych 9 i rozmieszczonych na obu końcach każdej komory 9. Wzdłuż obszaru roboczego każdej z komór 9, centralnie pomiędzy komorami 9 umieszczono podziałkę milimetrową 7. Warstwa funkcjonalna 5 wykonana została z komercyjnie dostępnej błony klejowej przygotowanej na bazie kleju akrylowego o grubości 0,13 mm. W warstwie funkcjonalnej 5 wykonano trzy podłużne, symetrycznie rozłożone wzajemnie równoległe komory hodowlane 9, każda o szerokości 5 mm i długości 70 mm, przy czym obszar roboczy każdej z komór 9 był długości 50 mm. Podstawa czipa 6 wykonana została z folii poliwęglanowej przepuszczalnej dla światła widzialnego oraz UV o grubości 300 mikrometrów i wymiarach dopasowanych do wymiarów czipa mikrofluidalnego 2. Warstwa funkcjonalna 5 łączy wieko 4 z podstawą 6 w sposób nierozłączny i hydraulicznie szczelny. Wewnętrzna powierzchnia każdej z komór 9 została zhydrofilizowana niskotemperaturową plazmą powietrzną zgodnie z ogólnie znaną procedurą. Górne powierzchnie zbiorników zasilających 8 posiadają zabezpieczenia w postaci osłon zbiorników 3 wykonanych z samoprzylepnej folii PVDF o grubości 0,5 mm i wymiarach 25/20 (szerokość/długość), rozmieszczonych na każdym końcu urządzenia. Osłony zbiorników 3 połączone są z wiekiem czipa 4 w sposób rozłączny i hydraulicznie szczelny.

Generator mikropola magnetycznego 1 został przedstawiony na rysunku fig. 3. Generator 1 złożony jest z platformy generatora 10 o wymiarach 50/100/3,6 mm (szerokość/długość/wysokość), 300 cylindrycznych trzpieni ferromagnetycznych 11 o średnicy 0,3 mm i długości 30 mm wykonanych ze stali SS430, dwóch podpór dystansowych 12 o wymiarach 26,4/50/3 (wysokość/długość/grubość) zaopatrzonych w centralnie położony otwór rewizyjny o wymiarach 15/25 (wysokość/długość), neodymowego prostopadłościennego magnesu stałego 14 o wymiarach 25/55/20 mm (szerokość/długość/wysokość) typu N35 spozycjonowanego w gnieździe magnesu 20 w zespole podstawy generatora złożonym z wierzchniej 13 i spodniej 15 warstwy, każda o wymiarach 50/100/11,8 mm (szerokość/długość/wysokość) oraz magnesu 14. W podstawie generatora, centralnie i symetrycznie rozmieszczone zostało gniazdo magnesu 20 o wymiarach 25/55/20 mm (szerokość/długość/wysokość). W platformie generatora wykonane zostały otwory przelotowe 16, 18 trzpieni ferromagnetycznych 11 o średnicy fi 0,3 mm. Otwory 16, 18 rozlokowane są w obszarze gniazda czipa mikrofluidalnego 17 pod każdą z komór hodowlanych 9 czipa mikrofluidalnego 2, w obrębie ich obszarów roboczych, w dwóch rzędach przebiegających równolegle i symetrycznie wzdłuż dłuższych osi komór hodowlanych 9, każdy w odległości 1,5 mm od osi i w odstępie 1 mm od siebie na długości 50 mm. Gniazdo czipa 17 w platformie generatora mikropola magnetycznego 10 ma głębokość 1,8 mm. W narożach czipa mikrofluidalnego 2 oraz w odpowiadających miejscach gniazda czipa 17 i zespole podstawy generatora wykonane zostały otwory pozycjonujące 19 umożliwiające precyzyjne spozycjonowanie czipa 2 w gnieździe 17. Średnica każdego otworu pozycjonującego 19 wynosi 0,5 mm. Wszystkie elementy generatora mikropola magnetycznego, oprócz trzpieni ferromagnetycznych 11 i magnesu 14, wykonane zostały z PMMA i połączone za pomocą komercyjnie dostępnego kleju fotoutwardzalnego do PMMA. Trzpienie ferromagnetyczne 11 zostały wprowadzone w otwory trzpieni ferromagnetycznych 16 i 18 w platformie i podstawie generatora, tak by ich końce licowały się z płaszczyznami gniazda czipa 17 i gniazda magnesu 20, i trwale połączone za pomocą kleju fotoutwardzalnego do PMMA.

Przykład^

Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne do szybkich badań przesiewowych zostało wykonane zgodnie z procedurą przedstawioną w przykładzie realizacji 1 z tą różnicą, że:

Czterokomorowy czip mikrofluidalny 2 o wymiarach 25/75/3,23 mm (szerokość/długość/wysokość) do prowadzenia dwóch hodowli komórek w gradiencie substancji bioaktywnej został umieszczony w gnieździe czipa mikrofluidalnego 17 generatora mikropola magnetycznego 1. W wieku czipa 4 wykonanych zostało osiem cylindrycznych zbiorników 8 o średnicy fi 3 mm. W warstwie funkcjonalnej 5 wykonano cztery, symetrycznie rozłożone komory hodowlane 9, każda o szerokości 3 mm i długości 60 mm, przy czym obszar roboczy każdej z komór 9 jest długości 40 mm. Podstawa czipa 6 wykonana została z folii COC o grubości 100 mikrometrów. Osłony zbiorników 3 wykonane zostały z samoprzylepnej folii PVDF o grubości 0.2 mm.

Generator mikropola magnetycznego 1 zawiera platformę generatora o wymiarach 50/100/4,8 mm (szerokość/długość/wysokość), 800 cylindrycznych trzpieni ferromagnetycznych 11 o średnicy fi 0,1 mm i długości 100 mm, dwie podpory dystansowe 12 o wymiarach 94/50/3 (wysokość/długość/grubość) zaopatrzone w centralnie położony otwór rewizyjny o wymiarach 60/25 (wysokość/długość), magnes stały 14 o wymiarach 25/40/10 mm (szerokość/długość/wysokość) typu N52 spozycjonowanego w gnieździe magnesu 20 w zespole podstawy generatora złożonej z wierzchniej 13 i spodniej warstwy 15, każda o wymiarach 50/100/8 mm (szerokość/długość/wysokość) oraz magnesu stałego 14. W podstawie generatora centralnie i symetrycznie rozmieszczone zostało gniazdo magnesu 20 o wymiarach 25/40/10 mm (szerokość/długość/wysokość). W platformie generatora wykonane zostały otwory przelotowe 19 trzpieni ferromagnetycznych 11 o średnicy fi 0,1 mm. Otwory 19 rozlokowane są symetrycznie w jednym rzędzie pod każdym z obszarów roboczych komór hodowlanych 9 czipa i przebiegają w ich osi w odstępach 0,2 mm od siebie na długości 40 mm.

Przykład 3 ‘ ‘

Sposób prowadzenia badań przesiewowych czynnika o potencjalnym działaniu neuroprotekcyjnym w celu określenia jego optymalnego stężenia.

Badania przeprowadzono w stabilnym gradiencie stężenia substancji aktywnej w trójkomorowym magnetycznym urządzeniu mikrofluidalnym z wykorzystaniem magnetycznych mikrokapsułek modyfikowanych powierzchniowo biotylowanymi przeciwciałami monoklonalnymi przeciw antygenowi powierzchniowemu A2B5 oraz z wykorzystaniem następujących substancji: wogoniny - substancji bioaktywnej, zawiesinowej szczurzej linii komórkowej PC12, kolagenu typu I - substancji do modyfikacji powierzchni komór, błękitu metylenowego jako substancji wskaźnikowej, czynnika wzrostu nerwów NGF jako substancji wywołującej różnicowanie komórek, amyloidu beta jako czynnika aktywnego powodującego uszkodzenie komórek oraz komercyjnych roztworów jodku propidyny do oznaczenia apoptozy komórek nerwowych. Sposób prowadzenia badań polega na tym, że:

Przed przystąpieniem do badań odczynniki: medium hodowlane RPMI, wodę destylowaną, 0,1% roztwór CTAB w medium hodowlanym bez glukozy, 0,1% roztwór barwnika wskaźnikowego - błękitu metylenowego w 0,1% CTAB w medium hodowlanym bez glukozy oraz roztwór wogoniny o stężeniu 100 mikromoli/litr w medium hodowlanym oraz roztwór beta amyloidu o stężeniu 5 mikromoli/litr w medium hodowlanym umieszcza się w cieplarce i termostatuje w temperaturze 37°C przez 1 godz.

1. W pierwszym etapie przeprowadza się separację i koncentrację w probówce neuronalnych komórek szczurzych linii PC12 z 1 ml ich zawiesiny o koncentracji 1x10⁵ komórek w referencyjnym medium hodowlanym z wykorzystaniem komercyjnie dostępnych mikrokapsułek magnetycznych o średnicy jednego mikrometra, modyfikowanych powierzchniowo przeciwciałami monoklonalnymi przeciw antygenowi powierzchniowemu A2B5 zgodnie z referencyjną procedurą producenta mikrokapsułek. Następnie agregaty mikrokapsułka-komórka ponownie zawiesza się w medium hodowlanym o objętości 0,1 ml, w ten sposób uzyskując ich 10-krotną koncentrację w stosunku do wyjściowej zawiesiny komórkowej.

2. W drugim etapie do każdego ze zbiorników zasilających 8 usytuowanych po tej samej stronie czipa mikrofluidalnego 2 wprowadza się po 20 mikrolitrów roztworu kolagenu typu I o stężeniu 0,1 mg/ml, po czym pochyla się urządzenie pod kątem 30 stopni w kierunku pustych zbiorników w celu wymuszenia przepływu roztworu kolagenu przez komory 9 czipa mikrofluidalnego 2. Następnie opróżnia się zbiorniki zasilające 8 komór hodowlanych 9 za pomocą nastawnej pipety automatycznej z nastawą 20 mikrolitrów, przy czym ciecz pozostaje w obrębie komór 9. Następnie wypełnia się każdy ze zbiorników 8 czipa mikrofluidalnego 2 za pomocą 30 μl roztworu kolagenu. Na koniec zbiorniki 8 czipa mikrofluidalnego 2 zabezpiecza się osłonami zbiorników 3 i tak przygotowane urządzenie umieszcza się w chłodziarce w temp. 4-8°C na okres 12 godz. Następnie opróżnia się zbiorniki 8 po obu stronach komór hodowlanych 9 za pomocą automatycznej pipety nastawnej, po czym komory 9 czipa mikrofluidalnego przepłukiwane są PBS poprzez zadanie odmierzonej objętości PBS do zbiorników zasilających 8 i pochylenie czipa 2 pod kątem 60 stopni w kierunku pustych zbiorników 8 w celu wymuszenia przepływu cieczy przez komory 9 i opróżnia się zbiorniki 8 za pomocą pipety automatycznej. Czynność powtarza się pięciokrotnie, każdorazowo zadając po 30 mikrolitrów PBS do każdej z komór 9. Następnie urządzenie naświetla się promieniami UVC przez 30 min w celu sterylizacji.

3. W trzecim etapie wprowadza się po 20 mikrolitrów medium hodowlanego do dwóch zbiorników zasilających 8 po jednej stronie czipa mikrofluidalnego 2 (ślepa próba i hodowla właściwa), a 20 mikrolitrów 0,1% roztworu CTAB w medium hodowlanym bez glukozy do trzeciego zbiornika 8 komory 9 (wskaźnikowej) i pochyla się czip mikrofluidalny 2 pod kątem 30 stopni w kierunku pustych zbiorników 8 w celu wymuszenia przepływu przez komory 9 czipa mikrofluidalnego 2. Następnie opróżnia się zbiorniki 8 komór hodowlanych 9 za pomocą nastawnej pipety automatycznej z nastawą 20 mikrolitrów, przy czym ciecz pozostaje w obrębie komór 9.

4. W czwartym etapie wprowadza się po 20 mikrolitrów zawiesiny aglomeratów komórka-mikrokapsułka w medium hodowlanym do dwóch zbiorników zasilających 8 po jednej stronie czipa mikrofluidalnego 2 (ślepa próba i hodowla właściwa), a 20 mikrolitrów 0,1% roztworu CTAB w medium hodowlanym bez glukozy do trzeciego zbiornika 8 komory 9 (wskaźnikowej). Następnie pochyla się czip mikrofluidalny 2 pod kątem 30 stopni w kierunku pustych zbiorników zasilających 8, co wymusza przepływ zawiesiny i roztworu CTAB ze zbiorników zasilających 8 przez komory 9 do zbiorników 8 usytuowanych po przeciwnej stronie. Następnie opróżnia się zbiorniki 8 po stronie wypływowej. Proces powtarzany jest dwukrotnie. Następnie opróżnia się wszystkie zbiorniki 8 czipa mikrofluidalnego 2 i wypełnia odpowiednio medium hodowlanym zbiorniki sąsiadujące z komorami 9 zawierającymi zawiesinę aglomeratów komórka-mikrokapsułka oraz 0,1% roztworem CTAB w medium hodowlanym bez glukozy zbiorniki 8 sąsiadujące z komorą 9 (wskaźnikową). Następnie zabezpiecza się zbiorniki osłonami 3.

5. W piątym etapie czip mikrofluidalny 2 umieszcza się w gnieździe 17 generatora mikropola magnetycznego, przez co mikrokapsułki i aglomeraty są pozycjonowane wewnątrz komór hodowlanych 9 czipa mikrofluidalnego 2 w obszarach zdeterminowanych rozlokowaniem trzpieni ferromagnetycznych 11.

6. W szóstym etapie prowadzi się hodowlę komórek przez 24 godz. w temperaturze 37°C w 5%CO2 w cieplarce w celu ich adhezji do powierzchni komór hodowlanych 9, po czym odłącza się czip mikrofluidalny 2 od generatora mikropola magnetycznego 1.

7. W siódmym etapie opróżnia się zbiorniki zasilające 8 po obu stronach komór hodowlanych 9 za pomocą automatycznej pipety nastawnej, przy czym komory 9 czipa mikrofluidalnego 2 pozostają wypełnione płynem i wprowadza się po 20 mikrolitrów roztworu czynnika NGF w medium hodowlanym o stężeniu 100 nanogram/ml do zbiornika zasilającego 8 pierwszej i drugiej komory 9 (ślepa próba, hodowla właściwa) oraz 20 mikrolitrów 0,1% roztworu CTAB w medium hodowlanym bez glukozy do zbiornika 8 zasilającego trzeciej komory 9 (wskaźnikowej). Czip mikrofluidalny 2 pochyla się pod kątem 30 stopni w kierunku pustych zbiorników 8, wymuszając przepływ płynu przez komory 9 czipa mikrofluidalnego 2, do całkowitego opróżnienia zbiorników zasilających 8 uprzednio wypełnionych płynem, jednak bez opróżniania zawartości komór 9, po czym usuwa się ciecz ze zbiorników 8 po przeciwnej stronie komory 9 czipa mikrofluidalnego 2 za pomocą automatycznej pipety nastawnej. Proces powtarzany jest trzykrotnie. Zabezpiecza się zbiorniki 8 osłonami 3, a następnie prowadzona jest hodowla w cieplarce w temp. 37°C w 5%CO2 przez 72 godz. w celu zróżnicowania komórek pod wpływem czynnika NGF.

8. W ósmym etapie opróżnia się zbiorniki zasilające 8 po obu stronach komór hodowlanych 9 za pomocą automatycznej pipety nastawnej, przy czym komory 9 czipa mikrofluidalnego 2 pozostają wypełnione płynem i wprowadza się po 14 mikrolitrów medium hodowlanego do zbiornika zasilającego 8 pierwszej komory 9 (ślepa próba), roztworu substancji aktywnej w medium hodowlanym do zbiornika zasilającego 8 drugiej komory 9 (hodowla właściwa) i roztworu barwnika w 0,1% CTAB w medium hodowlanym bez glukozy do zbiornika zasilającego 8 trzeciej komory 9 (wskaźnikowej). Następnie pochyla się czip mikrofluidalny 2 pod kątem 60 stopni w kierunku pustych zbiorników 8, wymuszając przepływ płynu przez komory 9 czipa mikrofluidalnego 2, do całkowitego opróżnienia zbiorników zasilających 8 uprzednio wypełnionych płynem, jednak bez opróżniania zawartości komór 9, po czym usuwa się ciecz ze zbiorników 8 czipa mikrofluidalnego 2 za pomocą automatycznej pipety nastawnej.

9. W dziewiątym etapie wprowadza się do pierwszego i drugiego zbiornika 8 (ślepa próba, hodowla właściwa) po stronie wypływowej po 5 mikrolitrów medium hodowlanego, a do trzeciego zbiornika 8 komory 9 (wskaźnikowej) 0,1% roztwór CTAB w medium hodowlanym bez glukozy i wychyla się czip mikrofluidalny 2 pod katem 45 stopni w kierunku pustych zbiorników 8 czipa mikrofluidalnego 2 w celu wymuszenia przepływu płynu w komorach 9 czipa mikrofluidalnego 2 do całkowitego opróżnienia zbiorników zasilających 8. Następnie czip mikrofluidalny 2 przechyla się pod kątem 45 stopni w przeciwnym kierunku i wymusza powrotny przepływ płynu w komorach 9. Czynności naprzemiennych wychyleń powtarza się piętnastokrotnie do uzyskania liniowego rozkładu stężenia substancji barwnej w komorze 9 (wskaźnikowej), czemu sprzyja posuwisto-zwrotny ruch płynu w komorach hodowlanych 9, po czym usuwa się ciecz ze zbiorników 8 czipa mikrofluidalnego 2 za pomocą automatycznej pipety nastawnej.

10. W dziesiątym etapie zbiorniki 8 czipa mikrofluidalnego 2 wypełnia się każdorazowo 30 mikrolitrami płynu, stosownie do składu roztworu na wylotach z komór 9 do nich przyległych - medium hodowlanym, 0,1% roztworem CTAB w medium hodowlanym bez glukozy, roztworem barwnika i 0,1% CTAB w medium hodowlanym bez glukozy lub roztworem substancji aktywnej. Następnie zbiorniki 8 czipa mikrofluidalnego 2 zabezpiecza się osłonami 3 zbiorników zasilających dla zapewnienia stabilizacji gradientów stężenia.

11. W jedenastym etapie wykonywany jest pomiar absorbancji światła o długości fali 650 nm w komorze 9 (wskaźnikowej) za pomocą spektrofotometru płytkowego.

12. W dwunastym etapie prowadzi się inkubację komórek w czipie mikrofluidalnym 2 w cieplarce w temp. 37°C w 5%CO2 przez 24 godz.

13. W trzynastym etapie ponownie wykonuje pomiar absorbancji w komorze 9 (wskaźnikowej) za pomocą spektrofotometru płytkowego.

14. W czternastym etapie opróżnia się zbiorniki zasilające 8 po obu stronach komór hodowlanych 9 za pomocą automatycznej pipety nastawnej, przy czym komory 9 czipa mikrofluidalnego 2 pozostają wypełnione płynem. Pochyla się czip mikrofluidalny 2 pod kątem 10 stopni tak, aby zbiorniki zasilające 8 znalazły się powyżej zbiorników 8 po przeciwnej stronie czipa mikrofluidalnego 2, a następnie wprowadza się odmierzoną objętość roztworu amyloidu beta w medium hodowlanym do zbiorników 8 zasilających pierwszej i drugiej komory 9 (ślepa próba, hodowla właściwa), oraz 0,1% roztworu CTAB w medium bez glukozy do zbiornika 8 zasilającego ostatniej komory 9 (wskaźnikowej). Pochylenie urządzenia wymusza przepływ płynu przez komory 9 czipa mikrofluidalnego 2 aż do całkowitego opróżnienia zbiorników zasilających 8 uprzednio wypełnionych płynem, jednak bez opróżniania zawartości komór 9, po czym usuwa się ciecz ze zbiorników 8 po przeciwnej stronie komory 9 za pomocą automatycznej pipety nastawnej. Czynność powtarza się trzykrotnie. Następnie wszystkie zbiorniki 8 pierwszej i drugiej komory 9 (ślepa próba, hodowla właściwa) wypełnia się roztworem amyloidu beta w medium hodowlanym, a zbiorniki 8 trzeciej komory 9 (wskaźnikowej) 0,1% roztworem CTAB w medium bez glukozy. Następnie zbiorniki 8 czipa mikrofluidalnego 2 zabezpiecza się osłonami 3 i prowadzi się inkubację komórek w czipie mikrofluidalnym 2 umieszczonym w cieplarce przez 24 godz. w temp. 37°C w 5%CO2.

15. W piętnastym etapie hodowla komórek w pierwszej i drugiej komorze 9 czipa mikrofluidalnego 2 (ślepa próba, hodowla właściwa) oceniana jest mikroskopowo.

16. W szesnastym etapie do komór 9 pierwszej i drugiej (ślepa próba, hodowla właściwa) dodaje się barwniki znacznikowe w postaci komercyjnie dostępnych roztworów do oznaczania apoptozy komórkowej na bazie jodku propidyny. Następnie prowadzi się inkubację w ciemności przez 20 min w temperaturze pokojowej.

17. W siedemnastym etapie hodowla komórek w pierwszej i drugiej komorze 9 czipa mikrofluidalnego 2 (ślepa próba, hodowla właściwa) oceniana jest pod mikroskopem fluorescencyjnym. Przykład 4

Sposób prowadzenia badań przesiewowych cytostatyku w celu określenia przedziału stężeń terapeutycznych.

Badania przeprowadzono w stabilnym gradiencie stężenia substancji aktywnej w czterokomorowym magnetycznym urządzeniu mikrofluidalnym z wykorzystaniem magnetycznych mikrokapsułek modyfikowanych powierzchniowo biotylowanymi przeciwciałami monoklonalnymi BerEP4 przeciw antygenowi człowieka EpCAM oraz z wykorzystaniem następujących substancji: doksorubicyny - substancja aktywna (cytostatyk) o stężeniu 1000 ppm w/w w medium hodowlanym, zawiesiny komórek nowotworowych MDA-MB-231 linii adherentnej ludzkiego nowotworu piersi, referencyjnego medium hodowlanego L-15, 0.01% roztworu barwnika wskaźnikowego - fluoresceiny w wodzie destylowanej oraz komercyjnie dostępnego testu live/dead do fluorescencyjnego oznaczania żywych i martwych komórek.

Sposób prowadzenia badań polega na tym, że:

Przed przystąpieniem do badań referencyjne medium hodowlane, wodę destylowaną, roztwór barwnika wskaźnikowego oraz roztwór doksorubicyny umieszcza się w cieplarce i termostatuje w temperaturze 37°C przez okres pół godziny.

1. W pierwszym etapie przeprowadza się separację i koncentrację w probówce nowotworowych MDA-MB-231 linii adherentnej ludzkiego nowotworu piersi z 1 ml ich zawiesiny o koncentracji 5x105 komórek w referencyjnym medium hodowlanym z wykorzystaniem komercyjnie dostępnych mikrokapsułek magnetycznych o średnicy trzech mikrometrów, modyfikowanych powierzchniowo przeciwciałami monoklonalnymi przeciw antygenowi powierzchniowemu EpCam zgodnie z referencyjną procedurą producenta mikrokapsułek. Następnie agregaty mikrokapsułka-komórka ponownie zawiesza się w medium hodowlanym o objętości 0,5 ml, w ten sposób uzyskując ich 10-krotną koncentrację w stosunku do wyjściowej zawiesiny komórkowej.

2. W drugim etapie do każdego ze zbiorników zasilających 8 usytuowanych po tej samej stronie czipa mikrofluidalnego 2, wprowadza się po 30 mikrolitrów: medium hodowlanego do komory 9 pierwszej, drugiej i trzeciej (ślepa próba oraz dwie hodowle właściwe), a wodę destylowaną do czwartej komory 9 (wskaźnikowej), po czym pochyla się czip mikrofluidalny 2 pod kątem 30 stopni w kierunku pustych zbiorników 8 w celu wymuszenia przepływu płynów przez komory 9 czipa mikrofluidalnego 2. Następnie opróżnia się wszystkie zbiorniki 8 za pomocą nastawnej pipety automatycznej z nastawą 30 mikrolitrów, przy czym ciecz pozostaje w obrębie komór 9, wypełniając je całkowicie dzięki siłom napięcia powierzchniowego.

3. W trzecim etapie wprowadza się po 30 mikrolitrów zawiesiny aglomeratów komórka-mikrokapsułka do trzech zbiorników 8 płynów zasilających komory hodowlane 9 po jednej stronie czipa mikrofluidalnego 2 (dwie hodowle właściwe i ślepa próba), a 30 mikrolitrów wody destylowanej do czwartego zbiornika 8 komory 9 (wskaźnikowej) i pochyla się urządzenie w kierunku pustych zbiorników 8 pod kątem 60 stopni, tak by wymusić przepływ płynów ze zbiorników zasilających 8 przez komory 9 czipa mikrofluidalnego 2 do zbiorników 8 usytuowanych po przeciwnej ich stronie, do czasu wyrównania poziomu płynów w zbiornikach 8 czipa mikrofluidalnego 2 i zabezpiecza się zbiorniki 8 osłonami 3.

4. W czwartym etapie czip mikrofluidalny 2 umieszcza się w gnieździe generatora mikropola magnetycznego 17, przez co aglomeraty są pozycjonowane wewnątrz komór hodowlanych 9 czipa mikrofluidalnego 2 w obszarach zdeterminowanych rozlokowaniem trzpieni ferromagnetycznych 11.

5. W piątym etapie prowadzi się hodowlę komórek przez 6 godzin w temperaturze 37°C w 5% CO2 w urządzeniu mikrofluidalnym w cieplarce w celu ich adhezji do powierzchni komór hodowlanych 9, po czym odłącza się czip mikrofluidalny 2 od generatora mikropola magnetycznego 1.

6. W szóstym etapie opróżnia się zbiorniki 8 po obu stronach komór hodowlanych 9 za pomocą automatycznej pipety nastawnej, przy czym komory 9 czipa mikrofluidalnego 2 pozostają wypełnione płynem i wprowadza się po 10 mikrolitrów medium hodowlanego do zbiornika zasilającego 8 pierwszej komory 9 (ślepa próba), roztworu substancji aktywnej do zbiornika zasilającego 8 drugiej i trzeciej komory 9 (hodowla właściwa) i barwnego roztworu wskaźnikowego do zbiornika zasilającego czwartej komory 9 (wskaźnikowej). Następnie pochyla się urządzenie pod kątem 60 stopni w kierunku pustych zbiorników 8, wymuszając przepływ płynu przez komory 9 czipa mikrofluidalnego 2, do czasu całkowitego opróżnienia zbiorników zasilających 8 uprzednio wypełnionych płynem, jednak bez opróżniania zawartości komór 9, po czym usuwa się ciecz ze zbiorników 8 czipa mikrofluidalnego 2 za pomocą automatycznej pipety nastawnej.

7. W siódmym etapie wprowadza się do każdego ze zbiorników 8 po stronie wypływowej po 10 mikrolitrów cieczy: medium hodowlanego do zbiornika 8 pierwszej, drugiej i trzeciej komory 9, a wody destylowanej do zbiornika 8 czwartej komory 9 i wychyla się czip mikrofluidalny 2 pod kątem 60 stopni w kierunku pustych zbiorników 8 w celu wymuszenia przepływu płynu w kanałach czipa mikrofluidalnego 2 i do całkowitego opróżnienia zbiorników 8 uprzednio wypełnionych płynem. Następnie czip mikrofluidalny 2 przechyla się pod kątem 60 stopni w przeciwnym kierunku i wymusza powrotny przepływ płynu w komorach 9. Czynności naprzemiennych wychyleń powtarza się 5-sto krotnie do uzyskania pożądanego rozkładu stężenia substancji barwnej w komorze 9 (wskaźnikowej), czemu sprzyja posuwisto-zwrotny ruch płynu w komorach 9 czipa mikrofluidalnego 2, po czym usuwa się ciecz ze zbiorników 8 za pomocą automatycznej pipety nastawnej.

8. W ósmym etapie zbiorniki czipa mikrofluidalnego 2 wypełnia się każdorazowo 30 mikrolitrami płynu, stosownie do składu roztworu na wylotach z komór 9 do nich przyległych: oba zbiorniki 8 pierwszej komory 9 medium hodowlanym (ślepa próba), zbiorniki 8 (napływowe) drugiej i trzeciej komory 9 (dwie hodowle właściwe) roztworem substancji aktywnej, a zbiorniki 8 (wypływowe) drugiej i trzeciej komory 9 medium hodowlanym, zbiornik 8 (napływowy) czwartej komory 9 (wskaźnikowej) roztworem barwnika, a zbiornik 8 (wypływowy) czwartej komory 9 wodą destylowaną i zbiorniki 8 zabezpiecza się osłonami 3.

9. W dziewiątym etapie wykonywany jest pomiar fluorescencji przy długości fali padającej 480 nm i emitowanej 530 nm w komorze 9 (wskaźnikowej) za pomocą spektrofotometru płytkowego.

10. W dziesiątym etapie prowadzi się inkubację komórek w czipie mikrofluidalnym 2 w cieplarce w temp. 37°C w 5% CO2 przez 3 godz.

11. W jedenastym etapie ponownie wykonuje pomiar absorbancji w komorze 9 (wskaźnikowej) za pomocą spektrofotometru płytkowego.

12. W dwunastym etapie opróżnia się zbiorniki zasilające 8 po obu stronach komór hodowlanych 9 za pomocą automatycznej pipety nastawnej, przy czym komory 9 czipa mikrofluidalnego 2 pozostają wypełnione płynem. Pochyla się czip mikrofluidalny 2 pod kątem 10 stopni tak, aby zbiorniki zasilające 8 znalazły się powyżej zbiorników 8 po przeciwnej stronie czipa mikrofluidalnego 2, a następnie wprowadza się odmierzoną objętość roztworu testowego live/dead do zbiorników zasilających 8 pierwszej, drugiej i trzeciej komory 9 (ślepa próba oraz hodowle właściwe), oraz wodę destylowaną do zbiornika zasilającego 8 ostatniej komory 9 (wskaźnikowej). Pochylenie czipa mikrofluidalnego 2 wymusza przepływ płynu przez komory 9 aż do całkowitego opróżnienia zbiorników zasilających 8 uprzednio wypełnionych płynem, jednak bez opróżniania zawartości komór 9, po czym usuwa się ciecz ze zbiorników 8 po przeciwnej stronie komory 9 za pomocą automatycznej pipety nastawnej. Czynność powtarza się dwukrotnie. Następnie wszystkie zbiorniki 8 pierwszej, drugiej i trzeciej komory 9 (ślepa próba, hodowle właściwe) wypełnia się roztworem testowym live/dead, a zbiorniki 8 trzeciej komory 9 (wskaźnikowej) wodą destylowaną. Następnie zbiorniki 8 czipa mikrofluidalnego 2 zabezpiecza się osłonami 3 i prowadzi się inkubację komórek w czipie mikrofluidalnym 2 umieszczonym w cieplarce przez 3 godziny w temp. 37°C.

13. W trzynastym etapie hodowla komórek w pierwszej i drugiej komorze 9 czipa mikrofluidalnego 2 (ślepa próba, hodowla właściwa) oceniana jest mikroskopowo.

Claims (21)

1. Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne do szybkich badań przesiewowych składające się z wieka (4), podstawy (6), osłon zbiorników (3) oraz warstwy funkcjonalnej (5) czipa, a wieko czipa zawiera zbiorniki zasilające (8) oraz podziałkę milimetrową (7), a warstwa funkcjonalna czipa zawiera komory hodowlane (9), znamienne tym, że składa się z transparentnego dla światła widzialnego i UV czipa mikrofluidalnego (1) wyposażonego w co najmniej trzy liniowe komory hodowlane (9), których osie są rozstawione w odległościach od 5 do 25 mm, z których każda łączy się na końcach ze zbiornikami zasilającymi (8), elastyczną podstawę (6) oraz z generatora mikropola magnetycznego (1) złożonego z platformy (10) zawierającej gniazdo (17) czipa, które dopasowane jest rozmiarem do wielkości czipa mikrofluidalnego (2), podpór dystansowych (12), zespołu podstawy generatora złożonego z wierzchu (13) i spodu (15), zawierającej gniazdo magnesu (20), magnesu stałego (14) oraz szeregu trzpieni ferromagnetycznych (11), które ustawione są prostopadle do powierzchni komór hodowlanych (9) czipa mikrofluidalnego (2), przy czym układ komór hodowlanych (9) w czipie mikrofluidalnym (2) oraz układ trzpieni ferromagnetycznych (11) generatora mikropola magnetycznego (1) jest wzajemnie skorelowany w ten sposób, że trzpienie ferromagnetyczne (11) w platformie (10) przebiegają wzajemnie równolegle od powierzchni komór hodowlanych (9) czipa do górnej powierzchni magnesu stałego (14).

2. Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne według zastrz. 1 znamienne tym, że podstawa czipa mikrofluidalnego (6) wykonana jest z foli poliwęglanowej, politereftalanu etylenu lub cyklicznego kopolimer poliolefinowego COC o grubości od 100 do 300 mikrometrów.

3. Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne według zastrz. 1 znamienne tym, że osłony zbiorników (3) wykonane są z samoprzylepnej folii z polifluorku winylidenu (PVDF) o grubości od 200 do 500 mikrometrów.

4. Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne według zastrz. 1 znamienne tym, że powierzchnia gniazda magnesu (20) w zespole podstawy generatora obejmuje obszar komór hodowlanych (9) czipa mikrofluidalnego (2).

5. Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne według zastrz. 1 znamienne tym, że stosuje się magnesy stałe płytowe z grupy od N35 do N52.

6. Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne według zastrz. 1 znamienne tym, że wymiary magnesu stałego (14) dopasowane są do wymiarów gniazda magnesu (20) w zespole podstawy generatora.

7. Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne według zastrz. 1 znamienne tym, że trzpienie ferromagnetyczne (11) wykonane są ze stali ferromagnetycznej typu SS 430.

8. Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne według zastrz. 1 znamienne tym, że trzpienie ferromagnetyczne (11) mają średnicę od 100 do 300 mikrometrów.

9. Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne według zastrz. 10 znamienne tym, że trzpienie ferromagnetyczne (11) mają długość od 30 do 100 milimetrów.

10. Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne według zastrz. 1 znamienne tym, że trzpienie ferromagnetyczne (11) są rozłożone pod każdą z komór hodowlanych (9) czipa mikrofluidalnego (2) wzdłuż ich dłuższych boków we wzajemnych odległościach nie mniejszych niż dwukrotność średnicy trzpienia ferromagnetycznego (11).

11. Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne według zastrz. 1 znamienne tym, że trzpienie ferromagnetyczne (11) rozlokowane są na co najmniej % długości komory hodowlanej (9).

12. Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne według zastrz. 1 znamienne tym, że trzpienie ferromagnetyczne (11) rozłożone są co najmniej w jednym rzędzie.

13. Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne według zastrz. 1 znamienne tym, że zakończenia trzpieni ferromagnetycznych (11) zlicowane są z górną powierzchnią gniazda czipa (17) oraz z górną powierzchnią gniazda magnesu (20).

14. Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne według zastrz. 1 znamienne tym, że podpory dystansowe (12) wyposażone są otwór rewizyjny umożliwiający dostęp do trzpieni ferromagnetycznych (11).

15. Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne według zastrz. 1 znamienne tym, że wysokość podpór dystansowych (12) jest skorelowana z długością trzpieni ferromagnetycznych (11) w ten sposób, że zapewnia licowanie ich końców z górną powierzchnią gniazda czipa (17) oraz z górną powierzchnią gniazda magnesu (20).

16. Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne według zastrz. 1 znamienne tym, że wysokość gniazda magnesu (20) równa jest wysokości magnesu stałego (14).

17. Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne według zastrz. 1 znamienne tym, że wierzch (13) i spód (15) zespołu podstawy generatora są trwale połączone.

18. Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne według zastrz. 1 znamienne tym, że podpory dystansowe (12) są trwale połączone z platformą oraz podstawą generatora.

19. Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne według zastrz. 1 znamienne tym, że trzpienie ferromagnetyczne (11) wprowadzane są w otwory przelotowe (16), (18) trzpieni ferromagnetycznych i łączone trwale z platformą (10) i zespołem podstawy generatora.

20. Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne według zastrz. 1 znamienne tym, że czip mikrofluidalny (2) zawiera mikrokapsułki magnetyczne.

21. Magnetyczne urządzenie mikrofluidalne zastrz. 20 znamienne tym, że koncentracja mikrokapsułek magnetycznych wprowadzonych do czipa mikrofluidalnego (2) zawiera się w przedziale od 1x10⁶ do 1x10⁷ aglomeratów na mililitr.