生物材料解冻复苏的系统及其方法与流程

1.本发明涉及生物工程技术领域，尤其涉及一种生物材料解冻复苏的系统及其方法。


背景技术：

2.细胞冷冻保存技术在很多生物领域是一项重要的技术，把细胞从低温冷冻状态恢复到正常代谢状态也同样重要，这个解冻复苏的过程都包含了把冷冻保护剂移除替换成正常培养基的过程。
3.现有技术对解冻复苏处理的要求较高，是一个繁琐、难度高、高专注、压力大和难以标准化的工作。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种生物材料解冻复苏的系统及其方法，以解决现有技术的手动解冻复苏效率较低的问题。
5.根据本发明实施例提出一种生物材料解冻复苏的系统，其包括：载体，其靠近前端的位置设置有凹槽，所述凹槽内盛载有待解冻的生物材料以及冷冻保护剂；皿容器，所述皿容器内盛放有油相解冻液，所述油相解冻液用于覆盖侵入其中的所述载体的凹槽并对所述生物材料进行解冻复温；芯片，所述芯片封装有化学品，所述化学品含有冷冻保护剂和/或基础培养液；所述芯片相对所述载体进行移动，所述化学品对所述凹槽进行全覆盖接触以移除所述凹槽内的冷冻保护剂。
6.具体实施方案可包括下列各项中的一者或多者。所述化学品含有的冷冻保护剂为非渗透冷冻保护剂。所述化学品包括以水凝胶形式制成的解冻液、稀释液和清洗液；所述芯片设置有多个区间，用于依次嵌设解冻液水凝胶、稀释液水凝胶和清洗液水凝胶，其中每个区间的覆盖面积均大于所述凹槽的开口面积；所述芯片相对所述载体进行移动时，所述解冻液水凝胶、所述稀释液水凝胶和所述清洗液水凝胶依次移动至所述凹槽的上方并依次与该凹槽进行全覆盖接触。所述化学品包括溶液形式的解冻液、稀释液和清洗液；所述芯片设置有通透性薄膜，所述通透性薄膜支撑溶液形式的解冻液、稀释液和清洗液；其中所述通透性薄膜为穿孔膜、网格、透析膜、或水溶性薄膜。所述芯片相对所述载体移动之前，所述化学品覆盖所述载体的部分区域且不覆盖所述载体的凹槽，所述化学品与所述载体的凹槽之间具有间隙距离。基底的中间区域用于放置所述载体，所述基底的长度方向设有两条相互平行的轨道，所述轨道对所述芯片提供支撑固定，使所述芯片的下表面与所述载体的上表面保持接触。
7.根据本发明实施例还提出一种生物材料解冻复苏的系统，其包括：第一载体，所述第一载体盛载有待解冻的生物材料以及冷冻保护剂；皿容器，所述皿容器内盛放有解冻液，所述解冻液用于覆盖侵入其中的所述第一载体并对所述生物材料进行解冻复温，以使所述生物材料脱离所述第一载体；第二载体，第二载体靠近前端的位置设置有凹槽，所述第二载
体的凹槽内盛载有第一稀释液；毛细管，其用于将所述生物材料转移至所述第二载体的凹槽内；芯片，所述芯片封装有化学品，所述化学品含有冷冻保护剂和/或基础培养液；所述芯片相对所述第二载体进行移动，所述化学品对所述第二载体的凹槽进行全覆盖接触以移除所述凹槽内的冷冻保护剂。
8.具体实施方案可包括下列各项中的一者或多者。所述化学品含有的冷冻保护剂为非渗透冷冻保护剂。所述化学品包括以水凝胶形式制成的第二稀释液和清洗液，所述第二稀释液含有的非渗透冷冻保护剂的浓度低于所述第一稀释液含有的非渗透冷冻保护剂的浓度；所述芯片设置有多个区间，用于依次嵌设第二稀释液水凝胶和清洗液水凝胶，其中每个区间的覆盖面积均大于所述凹槽的开口面积；所述芯片相对所述载体进行移动时，所述第二稀释液水凝胶和所述清洗液水凝胶依次移动至所述凹槽的上方并依次与该凹槽进行全覆盖接触。所述化学品包括溶液形式的第二稀释液和清洗液；其中所述第二稀释液含有的非渗透冷冻保护剂的浓度低于所述第一稀释液含有的非渗透冷冻保护剂的浓度；所述芯片设置有通透性薄膜，所述通透性薄膜支撑溶液形式第二稀释液和清洗液；其中所述通透性薄膜为穿孔膜、网格、透析膜、或水溶性薄膜。在所述芯片相对所述第二载体进行移动之前，所述化学品覆盖所述第二载体的部分区域且不覆盖所述第二载体的凹槽，所述化学品与所述第二载体的凹槽之间具有间隙距离。基底的中间区域用于放置所述第二载体，所述基底的长度方向设有两条相互平行的轨道，所述轨道对所述芯片提供支撑固定，使所述芯片的下表面与所述第二载体的上表面保持接触。
9.根据本发明实施例还提出一种生物材料解冻复苏的方法，其包括：提供载体，所述载体靠近前端的位置设置有凹槽，所述凹槽内盛载有待解冻的生物材料以及冷冻保护剂；将所述载体的凹槽侵入油相解冻液中，所述油相解冻液覆盖所述载体的凹槽并对所述生物材料进行解冻复温；提供封装有化学品的芯片，所述化学品含有冷冻保护剂和/或基础培养液；将所述载体从所述油相解冻液中移出，并使所述芯片覆盖所述载体；使所述芯片相对所述载体移动，所述化学品对所述凹槽进行全覆盖接触以移除所述凹槽内的冷冻保护剂。
10.具体实施方案可包括下列各项中的一者或多者。所述化学品含有的冷冻保护剂为非渗透冷冻保护剂。在所述芯片相对所述载体移动之前，所述化学品覆盖所述载体的部分区域且不覆盖所述载体的凹槽，所述化学品与所述载体的凹槽之间具有间隙距离。所述化学品包括以水凝胶形式制成的解冻液、稀释液和清洗液；所述芯片设置有多个区间，用于依次嵌设解冻液水凝胶、稀释液水凝胶和清洗液水凝胶，其中每个区间的覆盖面积均大于所述凹槽的开口面积；所述芯片相对所述载体进行移动时，所述解冻液水凝胶、所述稀释液水凝胶和所述清洗液水凝胶依次移动至所述凹槽的上方并依次与该凹槽进行全覆盖接触。所述化学品包括溶液形式的解冻液、稀释液和清洗液；所述芯片设置有通透性薄膜，所述通透性薄膜支撑溶液形式的解冻液、稀释液和清洗液；其中所述通透性薄膜为穿孔膜、网格、透析膜、或水溶性薄膜。
11.根据本发明实施例还提出一种生物材料解冻复苏的方法，其包括：提供第一载体，所述第一载体盛载有待解冻的生物材料以及冷冻保护剂；将所述第一载体侵入解冻液中，所述解冻液覆盖所述第一载体并对所述生物材料进行解冻复温；提供第二载体，所述第二载体靠近前端的位置设置有凹槽，所述第二载体的凹槽内盛载有第一稀释液；将所述生物材料转移至所述第二载体的凹槽内；提供封装有化学品的芯片，使所述芯片覆盖所述第二
载体；其中所述化学品含有冷冻保护剂和/或基础培养液；使所述芯片相对所述第二载体移动，所述化学品对所述第二载体的凹槽进行全覆盖接触以移除所述凹槽内的冷冻保护剂。
12.具体实施方案可包括下列各项中的一者或多者。所述化学品含有的冷冻保护剂为非渗透冷冻保护剂。在所述芯片相对所述载体移动之前，所述化学品覆盖所述第二载体的部分区域且不覆盖所述第二载体的凹槽，所述化学品与所述第二载体的凹槽之间具有间隙距离。所述化学品包括以水凝胶形式制成的第二稀释液和清洗液，所述第二稀释液含有的非渗透冷冻保护剂的浓度低于所述第一稀释液含有的非渗透冷冻保护剂的浓度；所述芯片设置有多个区间，用于依次嵌设第二稀释液水凝胶和清洗液水凝胶，其中每个区间的覆盖面积均大于所述凹槽的开口面积；所述芯片相对所述载体进行移动时，所述第二稀释液水凝胶和所述清洗液水凝胶依次移动至所述凹槽的上方并依次与该凹槽进行全覆盖接触。所述化学品包括溶液形式的第二稀释液和清洗液；其中所述第二稀释液含有的非渗透冷冻保护剂的浓度低于所述第一稀释液含有的非渗透冷冻保护剂的浓度；所述芯片设置有通透性薄膜，所述通透性薄膜支撑溶液形式第二稀释液和清洗液；其中所述通透性薄膜为穿孔膜、网格、透析膜、或水溶性薄膜。
13.根据本发明实施例还提出一种生物材料解冻复苏的方法，其包括：将化学品制备成水凝胶的结构形式，其中所述化学品含有冷冻保护剂和/或基础培养液；将包括冷冻保护剂的生物材料与所述水凝胶进行接触，通过冷冻保护剂向水凝胶扩散，以进行冷冻保护剂的扩散移除。
14.具体实施方案可包括下列各项中的一者或多者。所述化学品含有的冷冻保护剂为非渗透冷冻保护剂。将琼脂糖溶解在80-90℃的化学品溶液里，制备获得0.1-6％的琼脂糖溶液；经过搅拌、混合、冷却、凝固，获得含化学品的琼脂糖凝胶。将海藻酸钠溶解在化学品溶液里，制作成0.3-10％的海藻酸钠溶液；将氯化钙溶解在化学品溶液里，制作成0.01m-0.2m的氯化钙溶液；将氯化钙溶液加在芯片里的海藻酸钠溶液上面；待氯化钙扩散到芯片底部，把海藻酸钠溶液固化成海藻酸钙水凝胶。将明胶溶解在36-45℃的化学品溶液里，制作成1-15％的明胶溶液；将36-50℃的明胶溶液加到芯片里；让明胶溶液冷却、固化成为装有化学品的水凝胶。将gelma溶解在36-50℃的化学品溶液里，制作成1-15％的gelma溶液；将光引发剂溶解到36-50℃的gelma溶液，浓度为0.001-2％；将36-50℃的gelma溶液加到芯片里；使用光照射36-50℃的gelma溶液5-30分钟，使gelma溶液固化成为水凝胶。所述化学品包括解冻液、稀释液或清洗液中的一种或多种。
15.根据本发明的技术方案，在胚胎等生物材料解冻复温后，将封装有化学品的芯片覆盖在承载胚胎的载体上，使得化学品对载体的凹槽进行全覆盖接触以移除凹槽内的冷冻保护剂，通过本技术能够有效把整个解冻复苏的处理过程标准化和自动化，实现有效的质量控制并增加处理效率，并减低人员培训需求。
附图说明
16.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
17.图1是根据本发明一个实施例的生物材料解冻复苏的方法的流程图；
18.图2是根据本发明另一实施例的生物材料解冻复苏的方法的流程图；
19.图3是根据本发明再一实施例的生物材料解冻复苏的方法的流程图；
20.图4是根据本发明又一实施例的生物材料解冻复苏的方法的流程图；
21.图5是根据本发明实施例的载体和皿容器的示意图；
22.图6是根据本发明实施例的载体的示意图；
23.图7是根据本发明实施例的芯片的示意图；
24.图8是根据本发明一个实施例的生物材料解冻复苏系统的示意图；
25.图9是根据本发明实施例的基底的结构示意图；
26.图10是根据本发明另一实施例的生物材料解冻复苏系统的示意图；
27.图11是根据本发明再一实施例的生物材料解冻复苏系统的示意图。
具体实施方式
28.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
30.参考图1，根据本技术实施例提出一种生物材料解冻复苏的方法，具体包括以下步骤：
31.步骤s102，提供载体，所述载体靠近前端的位置设置有凹槽，所述凹槽内盛载有待解冻的生物材料以及冷冻保护剂。
32.载体携带生物材料保存在低温的液氮环境中(例如-196度)，在生物材料的附近或周围是保护该生物材料的冷冻保护剂。其中，所述生物材料可以是细胞、生物组织、卵子或胚胎，所述冷冻保护剂可以是玻璃化冷冻液(vitrification solution，简称为vs)，用于保护所述生物材料。
33.步骤s104，将所述载体的凹槽侵入油相解冻液中，所述油相解冻液覆盖所述载体的凹槽并对所述生物材料进行解冻复温。其中，所述油相解冻液不含有非渗透冷冻保护剂。
34.将载体由低温环境迅速移至盛放有油相解冻液的皿容器中，其中载体上的凹槽必须浸泡到油相解冻液内以保证解冻升温速度。由于油相解冻液的密度低于冷冻保护剂，因此凹槽内的冷冻保护剂连同胚胎就会一直停留在凹槽内，不会飘出凹槽。本步骤的目的就是让凹槽内的胚胎/卵子快速解冻升温。
35.步骤s106，提供封装有化学品的芯片，所述化学品含有冷冻保护剂和/或基础培养液。
36.在本技术实施例中，所述化学品含有的冷冻保护剂的浓度小于凹槽内的冷冻保护剂的浓度。在实际应用中，化学品含有的冷冻保护剂可以采用非渗透冷冻保护剂或渗透冷冻保护剂。具体来说，在使用化学品移除胚胎内的冷冻保护剂时，化学品可含有冷冻保护剂和/或基础培养液、或者化学品可含有非渗透冷冻保护剂和/或基础培养液。为了实现更好的移除效果，可采用化学品含有非渗透冷冻保护剂和/或基础培养液的成分。主要原因在于，非渗透冷冻保护剂不会穿过细胞膜，一般为无细胞毒性的分子。渗透性的冷冻保护剂一般为有细胞毒性的小分子。在解冻应用下，非渗透冷冻保护剂的作用是保证细胞内和细胞
外的渗透压差不会太大。就是说，在解冻应用下，细胞从液氮拿出来的时候，细胞内部是充满渗透性冷冻保护剂，导致细胞内部的渗透压很高，在解冻的时候，如果直接放到培养基内，这个渗透压差会导致水分子已很快的速度进入细胞内部，导致细胞死亡。但如果在解冻的时候，放到有非渗透冷冻保护剂的溶液内，由于渗透压差小，水分子进入细胞的速度就可以变慢，同时让细胞内的渗透性冷冻保护剂可以扩散出细胞外，达到缓慢移除冷冻保护剂的目的。
37.其中，所述化学品的类型包括：解冻液、稀释液和清洗液。在本技术的实施例中，所述化学品可以为以水凝胶形式制成的固体状态形式或者为溶液形式。
38.在化学品为固体状态的情况下，解冻液、稀释液和清洗液以水凝胶形式，即解冻水凝胶(ts gel)、稀释水凝胶(ds gel)和清洗水凝胶(ws gel)被嵌设在芯片中。其中，水凝胶是一种主要成分是液体的固体材料，由于凝胶内有三维交联网络，所以水凝胶是没有流动性的。水凝胶可以很软，也可以很硬。凝胶内的液体含有非渗透冷冻保护剂和/或基础培养液。具体地，解冻水凝胶含有基础培养液和极高浓度的非渗透性冷冻保护剂，例如0.5-1.5m的非渗透性冷冻保护剂。稀释水凝胶含有基础培养液和比解冻水凝胶浓度低的非渗透性冷冻保护剂，例如0.1-0.75m的非渗透性冷冻保护剂。清洗水凝胶只含有基础培养液。
39.具体地，可以在在芯片上设置三个依次排列的区间，将解冻水凝胶、稀释水凝胶和清洗水凝胶依次嵌设在区间内，其中每个区间的覆盖面积均大于载体的凹槽的开口面积。此外，还可以在芯片上设置四个依次排列的区间，多出的一个区间用于嵌设一块稀释水凝胶，其中第二块稀释水凝胶的含有的非渗透冷冻保护剂的浓度低于第一块稀释水凝胶含有的非渗透冷冻保护剂的浓度，由于渗透压的变化比较缓慢，可使胚胎受到更小的渗透压伤害。
40.在化学品为溶液形式的情况下，解冻液、稀释液和清洗液以溶液形式被通透性薄膜封闭在芯片中。溶液形态的化学品含有的基础培养液和非渗透性冷冻保护剂的浓度与水凝胶类似，此处不再赘述。
41.具体地，可以在在芯片上设置三个依次排列的区间，将解冻液、稀释液和清洗液依次封闭在区间内，其中每个区间的覆盖面积均大于凹槽的开口面积。此外，还可以在芯片上设置四个依次排列的区间，多出的一个区间用于封闭第二稀释液，其中第二稀释液含有的非渗透冷冻保护剂浓度低于第一稀释液含有的非渗透冷冻保护剂浓度，由于渗透压的变化比较缓慢，可使胚胎受到更小的渗透压伤害。在实际应用中，可选择合适厚度和孔径的穿孔膜、网格或透析膜设置在芯片的下表面，并直接将溶液加入至区间内，借助穿孔膜、网格、透析膜、或水溶性薄膜对溶液提供支撑，将溶液固定在芯片中。
42.步骤s108，将所述载体从所述油相解冻液中移出，并使所述芯片覆盖所述载体。
43.当复温完成后(一般泡在油相解冻液里2-3秒即可)，将封装有化学品的芯片放到载体上。为了实现更好的扩散移除效果，使水凝胶形式或溶液形式的解冻液、稀释液和清洗液覆盖载体的部分区域，即不覆盖载体的凹槽，并且使解冻液、稀释液和清洗液与载体的凹槽之间具有几毫米的间隙距离。
44.步骤s110，使所述芯片相对所述载体移动，所述化学品对所述凹槽进行全覆盖接触以移除所述凹槽内的冷冻保护剂。
45.在芯片中固定固体的水凝胶形式的化学品的情况下，当所述芯片相对所述载体进
行移动时，芯片中所嵌设的解冻水凝胶、稀释水凝胶和清洗水凝胶依次移动至载体的凹槽上方并依次与凹槽内的待解冻生物材料进行全覆盖接触。由于化学品分子在凝胶内可以自由地扩散，当接触到载体上的凹槽，凹槽内的胚胎和冷冻保护剂就会扩散到水凝胶内，达到移除冷冻保护剂的功能。具体地，在解冻水凝胶下，胚胎可以在受到较低渗透压力差下，把胚胎内的高浓度有毒性的渗透性冷冻保护剂移除。在稀释水凝胶下，水分可以从新慢慢扩散进入胚胎，把胚胎周围的非渗透性冷冻保护剂分子有序移除(移除太快则会让胚胎收到渗透压伤害)。在清洗水凝胶下，更多的水分可以从新慢慢扩散进入胚胎，把胚胎周围的非渗透性冷冻保护剂分子完全移除，让胚胎从新回到正常渗透压的环境里。经过这三种水凝胶处理的胚胎，已经不含有任何冷冻保护剂，而且已经有序恢复到正常渗透压环境里，可以把胚胎从载体转移到培养皿内并在培养箱内培养。
46.在芯片中固定溶液形式的化学品的情况下，借助通透性薄膜形成对凹槽的覆盖从而避免胚胎溢出，当通透性薄膜的两侧的溶液相接触时，即可发生溶液穿透完成两侧溶液的扩散交换，具体可参考水凝胶的实施例。
47.总之，不管是固态还是液态的化学品在进行冷冻保护剂的扩散移除时，都能够将胚胎阻挡在凹槽内的同时完成与凹槽内化学品的扩散交换，且使得化学品不流出芯片。当完成整个移除过程后，胚胎就在载体的凹槽内，可以快速地确定胚胎的位置并捕捉到胚胎，可以把胚胎从载体转移到培养皿内并在培养箱内培养复苏。由于清洗水凝胶(或者清洗液)的培养基成分，不一定跟使用者的培养基成分完全相同，使用者可以按需要把从载体转移出来的胚胎先放到使用者的培养基里进行最后冲洗，然后再转移到使用者的培养体系里进行培养复苏。
48.在图1所示的实施例中，使用油相解冻液进行解冻复温。在其他实施例中还可以使用非油相的解冻液，即一般的解冻液进行解冻复温。参考图2，根据本技术实施例的生物材料解冻复苏的方法，其包括以下步骤：
49.步骤s202，提供第一载体，所述第一载体盛载有待解冻的生物材料以及冷冻保护剂。
50.使用第一载体携带生物材料保存在低温的液氮环境中，在生物材料的附近或周围是保护该生物材料的冷冻保护剂，其中，所述生物材料可以是细胞、生物组织、卵子或胚胎，所述冷冻保护剂可以是玻璃化冷冻液。为简明，在下文中生物材料以胚胎为例进行描述。
51.在一些实施方式中，第一载体的前端可具有凹糟，生物材料被盛载在第一载体的凹糟中。
52.步骤s204，将所述第一载体侵入解冻液中，所述解冻液覆盖所述第一载体并对所述生物材料进行解冻复温。
53.将第一载体由低温环境迅速移至盛放有解冻液的皿容器中，使第一载体携带的胚胎完全浸泡到解冻液内以保证解冻升温速度，使胚胎脱离第一载体。
54.步骤s206，提供第二载体，所述第二载体靠近前端的位置设置有凹槽，所述第二载体的凹槽内盛载有第一稀释液。
55.可以预先准备前端位置具有凹槽的第二载体，在第二载体的凹槽内填满第一稀释液，要求第一稀释液的量大于凹槽的容量。
56.步骤s208，将所述生物材料转移至所述第二载体的凹槽内。
57.在胚胎脱离第一载体后，确定胚胎的确切位置，使用毛细管(例如玻璃毛细管)将胚胎转移至第二载体的凹槽内。
58.步骤s210，提供封装有化学品的芯片，使所述芯片覆盖所述第二载体，其中所述化学品含有冷冻保护剂和/或基础培养液。
59.在本技术实施例中，所述化学品含有的冷冻保护剂的浓度小于凹槽内的冷冻保护剂的浓度。在实际应用中，化学品含有的冷冻保护剂可以采用非渗透冷冻保护剂或渗透冷冻保护剂。具体来说，在使用化学品移除胚胎内的冷冻保护剂时，化学品可含有冷冻保护剂和/或基础培养液、或者化学品可含有非渗透冷冻保护剂和/或基础培养液。为了实现更好的移除效果，可采用化学品含有非渗透冷冻保护剂和/或基础培养液的成分。主要原因在于，非渗透冷冻保护剂不会穿过细胞膜，一般为无细胞毒性的分子。渗透性的冷冻保护剂一般为有细胞毒性的小分子。在解冻应用下，非渗透冷冻保护剂的作用是保证细胞内和细胞外的渗透压差不会太大。就是说，在解冻应用下，细胞从液氮拿出来的时候，细胞内部是充满渗透性冷冻保护剂，导致细胞内部的渗透压很高，在解冻的时候，如果直接放到培养基内，这个渗透压差会导致水分子已很快的速度进入细胞内部，导致细胞死亡。但如果在解冻的时候，放到有非渗透冷冻保护剂的溶液内，由于渗透压差小，水分子进入细胞的速度就可以变慢，同时让细胞内的渗透性冷冻保护剂可以扩散出细胞外，达到缓慢移除冷冻保护剂的目的。
60.其中，所述化学品的类型包括：第二稀释液和清洗液，第二稀释含有基础培养液和比第一稀释液浓度低的非渗透性冷冻保护剂，清洗液只含有基础培养液。具体地，可以在在芯片上设置二个依次排列的区间，将第二稀释液和清洗液依次封闭在区间内，其中每个区间的覆盖面积均大于第二载体的凹槽的开口面积。
61.在本技术实施例中，所述化学品可以为以水凝胶形式制成的固体状态形式或者为溶液形式被封闭在芯片中。在化学品为固体状态形式的情况下，第二稀释液和清洗液以水凝胶形式，即第二稀释水凝胶(ds2 gel)和清洗水凝胶(ws gel)被嵌设在芯片中。在化学品为溶液形式的情况下，稀释液和清洗液以溶液形式被通透性薄膜封闭在芯片中。在实际应用中，可选择合适厚度和孔径的穿孔膜、网格或透析膜设置在芯片的下表面，并直接将溶液加入至区间内，借助穿孔膜、网格、透析膜、或水溶性薄膜对溶液提供支撑，将溶液固定在芯片中。
62.步骤s212，使所述芯片相对所述第二载体移动，所述化学品对所述第二载体的凹槽进行全覆盖接触以移除所述凹槽内的冷冻保护剂。
63.在芯片中固定固体的水凝胶形式的化学品的情况下，当所述芯片相对所述载体进行移动时，芯片中所嵌设的第二稀释水凝胶和清洗水凝胶依次移动至第二载体的凹槽上方并依次与该凹槽内的待解冻生物材料进行全覆盖接触。由于化学品分子在凝胶内可以自由地扩散，当接触到载体上的凹槽，凹槽内的胚胎和冷冻保护剂就会扩散到水凝胶内，达到移除冷冻保护剂的功能。在第二稀释水凝胶下，水分可以从新慢慢扩散进入胚胎，把胚胎周围的非渗透性冷冻保护剂分子有序移除。在清洗水凝胶下，更多的水分可以从新慢慢扩散进入胚胎，把胚胎周围的非渗透性冷冻保护剂分子完全移除，让胚胎从新回到正常渗透压的环境里。经过水凝胶处理的胚胎，已经不含有任何冷冻保护剂，而且已经有序恢复到正常渗透压环境里，可以把胚胎从载体转移到培养皿内并在培养箱内培养。
64.在芯片中固定溶液形式的化学品的情况下，借助通透性薄膜形成对凹槽的覆盖从而避免胚胎溢出，当通透性薄膜的两侧的溶液相接触时，即可发生溶液穿透完成两侧溶液的扩散交换，具体可参考水凝胶的实施例。
65.总之，不管是固态还是液态的化学品在进行冷冻保护剂的扩散移除时，都能够将胚胎阻挡在凹槽内的同时完成与凹槽内溶液的扩散交换，且使得化学品不流出芯片。当完成整个移除过程后，胚胎就在载体的凹槽内，可以快速地确定胚胎的位置并捕捉到胚胎，可以把胚胎从载体转移到培养皿内并在培养箱内培养复苏。由于清洗水凝胶(或者清洗液)的培养基成分，不一定跟使用者的培养基成分完全相同，使用者可以按需要把从载体转移出来的胚胎先放到使用者的培养基里进行最后冲洗，然后再转移到使用者的培养体系里进行培养复苏。
66.在使用油相解冻液进行解冻复温时，如果使用非标准化的载体承载胚胎，则还需要在解冻复温后将胚胎转移至标准的载体中，这样才能够与芯片配合移除冷冻保护剂。参考图3，根据本技术实施例还提出一种生物材料解冻复苏的方法，具体包括以下步骤：
67.步骤s302，提供第一载体，所述第一载体盛载有待解冻的生物材料以及冷冻保护剂；
68.步骤s304，将所述第一载体侵入油相解冻液中，所述油相解冻液覆盖所述第一载体并对所述生物材料进行解冻复温；
69.步骤s306，提供第二载体，所述第二载体靠近前端的位置设置有凹槽，所述第二载体的凹槽内盛载有第一稀释液。
70.第二载体能够与芯片配合工作和配合使用。
71.步骤s308，将所述生物材料转移至所述第二载体的凹槽内。
72.步骤s310，提供封装有化学品的芯片，使所述芯片覆盖所述第二载体；其中所述化学品含有冷冻保护剂和/或基础培养液。
73.其中，化学品可含有冷冻保护剂和/或基础培养液、或者化学品可含有非渗透冷冻保护剂和/或基础培养液。优选地，可采用化学品含有非渗透冷冻保护剂和/或基础培养液的成分。并且其中，所述化学品覆盖所述载体的部分区域且不覆盖所述载体的凹槽，所述化学品与所述载体的凹槽之间具有间隙距离。
74.步骤s312，使所述芯片相对所述载体移动，所述化学品对所述第二载体的凹槽进行全覆盖接触以移除所述凹槽内的冷冻保护剂。
75.本实施例中各名词的解释可参考之前实施例相同或相似的部分，此处不再赘述。
76.参考图4，根据本技术实施例还提出一种生物材料解冻复苏的方法，其包括以下步骤：包括以下步骤：
77.步骤s402，将化学品制备成水凝胶的结构形式，其中所述化学品含有(第一)冷冻保护剂和/或基础培养液；
78.其中，化学品可含有渗透性冷冻保护剂和/或基础培养液、或者化学品可含有非渗透冷冻保护剂和/或基础培养液。优选地，可采用化学品含有非渗透冷冻保护剂和/或基础培养液的成分。
79.步骤s404，将包括(第二)冷冻保护剂的生物材料与所述水凝胶进行接触，通过(第二)冷冻保护剂向水凝胶扩散，以进行(第二)冷冻保护剂的扩散移除。
80.其中，所述化学品包括解冻液、稀释液或清洗液中的一种或多种。
81.其中，凝胶的制备既可以采用物理性水凝胶的制备方法进行制备，例如海藻酸钠水凝胶、明胶水凝胶或琼脂糖凝胶的制备方法进行制备，也可以采用化学性水凝胶的制备方法进行制备，例如pegda水凝胶或gelma水凝胶的制备方法进行制备。此外，虽然在本实施例中是直接将解冻冻液制备成一份水凝胶，从而一次性完成向胚胎投放玻璃化冷冻液的操作。但是，在使用中，完全可以根据具体情况，例如所使用解冻液的浓度情况，也可以将解冻液制成多份具有不同浓度解冻液的水凝胶，然后通过分别多份不同浓度的水凝胶进行冷冻保护剂的有序可控移除，从而完成整个冷冻保护剂的移除操作。下面详细描述各种形式水凝胶的制备方法。
82.进一步地，制备琼脂糖凝胶的方法包括：
83.将琼脂糖溶解在80-90℃的化学品溶液里，制备获得0.1-6％的琼脂糖溶液；经过搅拌、混合、冷却、凝固，获得含化学品的琼脂糖凝胶。
84.进一步地，制备海藻酸钠水凝胶的方法包括：
85.把海藻酸钠溶解在解冻液溶液里，制作成0.3-10％的海藻酸钠溶液；把氯化钙溶解在解冻液溶液里，制作成0.01m-0.2m的氯化钙溶液；把氯化钙溶液慢慢的加在芯片里的海藻酸钠溶液上面；待氯化钙扩散到芯片底部，把整块海藻酸钠溶液固化成海藻酸钙水凝胶。
86.进一步地，制备明胶水凝胶的方法包括：
87.把明胶溶解在36-45℃的解冻液溶液里，制作成1-15％的明胶溶液；把36-50℃的明胶溶液加到芯片里；让明胶溶液冷却、固化成为装有解冻液的水凝胶。
88.进一步地，制备gelma水凝胶的方法包括：
89.把gelma溶解在36-50℃的解冻液溶液里，制作成1-15％的gelma溶液；把光引发剂溶解到36-50℃的gelma溶液，浓度为0.001-2％；把36-50℃的gelma溶液加到芯片里；使用光照射36-50℃的gelma溶液2-30分钟，使gelma溶液固化成为水凝胶。
90.根据本发明实施例提供了一种生物材料解冻复苏的系统，结合参考图5至图11，所述系统包括：载体1、皿容器5和芯片2。
91.参考图6，载体1靠近前端的位置设置有凹槽11，所述凹槽11内盛载有待解冻的生物材料以及保护该待解冻的生物材料的冷冻保护剂(vs)，其中，所述生物材料可以是细胞、生物组织、卵子或胚胎，所述冷冻保护剂可以是玻璃化冷冻液。载体1为条状结构，包括手柄11、薄片12以及凹槽13。其中，凹槽13位于薄片12中靠近前端的位置，凹槽13内盛载有待解冻的生物材料以及保护该待解冻的生物材料的冷冻保护剂(vs)，其中，所述生物材料可以是细胞、生物组织、卵子或胚胎，所述冷冻保护剂可以是玻璃化冷冻液。并且凹槽13的尺寸大小可以根据待处理胚胎的数量、尺寸以及用于盛放的溶液量进行调整设置。
92.在本技术实施例中，载体1可为条状结构，以便于配合系统进行胚胎的解冻复温处理操作，提高该载体使用的兼容性。与此同时，将载体的手柄部分优先设计为具有足够宽度的结构，以便于设置标签对待处理胚胎进行相关信息的标注，而薄片则采用厚度均匀、材质透明、生物兼容且拥有良好传热性的塑料材料制成，保证对盛放胚胎的适用性以及后续解冻时的热传递速度。同样，在其他实施例中，根据使用工况和要求的不同，载体也可以设计为其他具备凹槽的结构形式，例如平板型结构等等。
93.皿容器5内盛放有油相解冻液，该油相解冻液不含有非渗透性冷冻保护剂。将载体侵入油相解冻液中，使载体的凹槽侵入液面以下，油相解冻液可对胚胎进行解冻复温，使胚胎复温至室温或37℃。由于冷冻保护剂与油相解冻液不会融合在一起，且油相解冻液的密度比冷冻保护剂低，因此凹槽内的冷冻保护剂连同胚胎就会一直停留在凹槽内，也就是说，在解冻复温过程中所述凹槽内的冷冻保护剂连同待解冻的胚胎都会停留在凹槽内，不会飘出载体。
94.参考图7，芯片2采用板状框架结构，芯片2上设有多个依次排列的区间22，用于分别固定或封装化学品。在本实施例中，芯片2采用由两个支撑板20和两个隔板21组成的框架结构。其中，两个支撑板20保持平行关系，两个隔板21保持平行关系，并且两个隔板21位于两个支撑板20之间，将两个支撑板20之间的区域分割为三个相互独立的区间22，分别用于设置不同的待投放化学品。
95.可选地，可以将芯片2中隔板21与支撑板20之间设计为活动连接，从而可以自由调整区间22的尺寸大小。例如，通过在两个支撑板20的相对面设有滑槽，将隔板21的端部插装至滑槽内，从而可以在滑槽内自由调整隔板21的位置，从而实现对区间大小的调整，满足对不同投放量化学品的承载。
96.芯片上的化学品的类型包括：解冻液、稀释液和清洗液。其中，芯片上封装的化学品可为固体或液体形式，在化学品为固体形式的情况下，化学品被制成为水凝胶，即解冻水凝胶、稀释水凝胶和清洗水凝胶被嵌设在芯片中。在化学品为溶液形式的情况下，解冻液、稀释液和清洗液以溶液形式被通透性薄膜封闭在芯片中。在实际应用中，可选择合适厚度和孔径的穿孔膜、网格或透析膜设置在芯片的下表面，并直接将溶液加入至区间内，借助穿孔膜、网格、透析膜、或水溶性薄膜对溶液提供支撑，将溶液固定在芯片中。
97.参考图8，将封装有化学品的芯片2覆盖所述载体1，此时化学品仅覆盖载体的部分区域且不覆盖载体的凹槽，化学品与载体的凹槽之间具有间隙距离。使芯片相对载体进行移动，固体或液体形式的解冻液、稀释液和清洗液依次移动至载体的凹槽上方并依次与凹槽内的待解冻生物材料进行全覆盖接触，从而可移除凹槽内的冷冻保护剂。在移除过程中，胚胎被阻挡在凹槽内的同时完成与凹槽内化学品的扩散交换，且化学品不流出芯片。当完成整个移除过程后，已经不含有任何冷冻保护剂，而且已经有序恢复到正常渗透压环境里，此时胚胎就停留在载体的凹槽内，可以快速地确定胚胎的位置并捕捉到胚胎，可以把胚胎从载体转移到培养皿内并在培养箱内培养复苏。
98.在本实施例中，在芯片上开设了三个区间用于分别放置具有不同浓度冷冻保护剂的溶液，从而准确控制依次向胚胎投放不同溶液的浓度关系，保证投放溶液的精准度。在其他一些实施例中，根据待投放化学品的种类数量以及浓度控制要求，可以任意调整芯片上的区间数量，准确控制相邻区间上化学品之间的浓度梯度，保证化学品投放的精准度。
99.需要说明，在本实施例中给出的载体上虽然只设置了一个凹槽，但是在其他实施例中，根据待处理胚胎的数量，完全可以在载体上同时设置多个凹槽，这样就可以在同一载体上同时对多个胚胎进行处理，提高处理效率。
100.参考图9和图10，所述生物材料解冻复苏的系统还可包括基底3，基底3为槽钢形结构，其中基底3的中间区域用于对载体1进行支撑和固定，沿其长度方向的两个侧壁可以作为导轨31，用于对芯片2的支撑板20提供支撑和吸附固定，并且通过改变导轨31的高度，即
可调整芯片2与载体1上表面的位置关系，进而保证凝胶与凹槽内溶液的有效接触。
101.在其他实施例中，还可以在基底3的两个导轨上分别设置一个导向台阶。这样，将芯片放置在两个导向台阶之间时，还可以借助导向台阶形成对芯片移动过程的导向作用，从而提高芯片在基底上移动的方向精准度。
102.轨道31与芯片2之间采用磁吸附的方式形成可拆式固定连接。例如，轨道31采用铁磁性金属制备并且在支撑板20上的相应位置设有磁铁24，从而形成轨道31与芯片2之间的磁吸附固定连接。进一步优选的，轨道还可以采用电磁体结构形式，这样通过电气控制就可以实现基底与芯片之间的快速连接和脱离，提高操作的便捷性。
103.通过设置基底，不仅可以对载体提供支撑固定，例如通过基底与载体之间的粘贴或卡扣连接，保证整个操作过程中载体位置的稳定性，而且还可以对芯片提供支撑固定，保持芯片与载体之间的有效接触，避免芯片与载体相对移动过程中发生意外脱离而影响操作的正常进行，同时基底还可以对流至凹槽外部的溶液进行收集，避免溶液外溢造成对周围环境的污染。
104.参考图9，基底3的中间位置还设有一个透光区32，即基底3中与凹槽13对应的区域通过选用透光材料形成透光区域。此时，借助透光区提供的穿透光线，就可以通过基底将载体和芯片整体移至显微镜下进行直接观察，实现对化学品投放过程的实时观测，准确控制化学品的投放进度。
105.进一步，根据实际操作需要，透光区既可以选用常规透光材料单独满足透光需求，同样也可以选择具备加热功能的透光材料，例如选用加热玻璃材料，从而同时满足透光和温控的目的。
106.此外，虽然在本实施例的基底上只设置了一个载体和一个芯片，但是在实际操作过程中，根据待处理胚胎的数量以及芯片的区间宽度尺寸，即凝胶的覆盖宽度，可以同时在基底上并排设置多个载体，从而在芯片的单次移动过程中，同时完成对多个载体上胚胎的化学品投放操作，提高操作效率。
107.参考图11，所述生物材料解冻复苏的系统还可包括用于对基底3进行直接支撑固定的底座4，在底座4上安装了由步进电机41、丝杆42和推动棒43组成的驱动单元。其中，基底3位于底座4上并且与丝杆42保持平行设置，推动棒43则套设在丝杆42上并且在步进电机41的驱动下可以沿丝杆42进行往复移动，同时推动棒43与芯片2固定连接。
108.此时，通过步进电机41驱动推动棒43沿丝杆42的水平往复移动，就可以带动芯片2相对于载体1进行水平方向的往复移动，从而控制芯片2上不同区间内的凝胶依次与凹槽13内的溶液进行接触，实现自动化控制。进一步，通过控制步进电机41的动作，还可以精准控制芯片2中不同凝胶与凹槽13内溶液的接触时间，从而准确控制凝胶内溶液的投放时间以及胚胎与不同溶液的接触时间，进一步提高对胚胎进行不同溶液的投放精度。
109.此外，在其他实施例中，还可以选用轨道滑块结构替代丝杆和推动棒组成驱动单元，通过滑块沿轨道的往复移动带动芯片相对于载体进行移动。
110.继续参考图11，在底座4上还设有一个光轴44。光轴44与丝杆42保持平行并且与推动棒43的自由端连接，用于对推动棒43的往复移动提供辅助导向，提高推动棒43带动芯片2进行移动的稳定性，提高凝胶与凹槽内溶液接触过程的稳定性。
111.如图所示，在底座4的中间位置还设有一个中空区45，即芯片3中透光区所对应的
区域为中空结构。这样，可以保证光线顺利穿过底座4投射到芯片3的透光区，保证显微镜的正常使用。同样，根据不同环境下的实际使用情况，中空区也可以采用透光材料，例如透光玻璃，实现透光目的，还可以选择具备加热功能的透光材料，例如加热玻璃，同时满足透光和温控的目的。
112.此外，虽然上述实施例均以对胚胎解冻处理过程中进行不同化学品溶液投放操作为例对本发明的技术方案进行介绍，但是对于本领域技术人员来说，根据本发明的构思完全可以将该化学品投送系统应用到向其他生物材料或基础溶液进行化学品准确投送的操作中，例如向溶液中投放粉末状化学品时，就可以借助水溶性薄膜对单次投放量的化学品进行临时支撑，在芯片相对于载体移动的过程中，当水溶性薄膜与溶液接触并发生溶解时即可将定量的化学品直接释放至溶液内，从而完成对化学品的精准投放。
113.根据本技术实施例还提出一种生物材料解冻复苏的系统，该系统包括：第一载体、皿容器、第二载体、毛细管和芯片。具体地：
114.所述第一载体盛载有待解冻的生物材料以及冷冻保护剂。本技术对于第一载体的形状和结果不进行限制，也就是说，第一载体可具有凹槽并使用该凹槽承载生物材料；或者第一载体不具有凹槽，使用其他方式承载生物材料。
115.所述皿容器内盛放有解冻液，所述解冻液用于覆盖侵入其中的所述第一载体并对所述生物材料进行解冻复温，以使所述生物材料脱离所述第一载体；
116.所述第二载体靠近前端的位置设置有凹槽，所述第二载体的凹槽内盛载有第一稀释液；
117.所述毛细管用于将所述生物材料转移至所述第二载体的凹槽内；
118.所述芯片封装有化学品，所述化学品含有冷冻保护剂和/或基础培养液；所述芯片相对所述第二载体进行移动，所述化学品对所述第二载体的凹槽进行全覆盖接触以移除凹槽内的冷冻保护剂。
119.在本技术实施例中，所述化学品含有的冷冻保护剂的浓度小于凹槽内的冷冻保护剂的浓度。在实际应用中，化学品含有的冷冻保护剂可以采用非渗透冷冻保护剂或渗透冷冻保护剂。具体来说，在使用化学品移除胚胎内的冷冻保护剂时，化学品可含有冷冻保护剂和/或基础培养液、或者化学品可含有非渗透冷冻保护剂和/或基础培养液。为了实现更好的移除效果，可采用化学品含有非渗透冷冻保护剂和/或基础培养液的成分。
120.其中，所述化学品的类型包括：第二稀释液和清洗液，第二稀释含有基础培养液和比第一稀释液浓度低的非渗透性冷冻保护剂，清洗液只含有基础培养液。化学品可为固体状态或溶液状态被封装在芯片中。在化学品为固体状态的情况下，第二稀释液和清洗液被制成水凝胶形式的固定，即第二稀释水凝胶和清洗水凝胶嵌设在芯片中。所述芯片相对所述载体进行移动时，所述第二稀释水凝胶和所述清洗水凝胶依次移动至所述凹槽的上方并依次与该凹槽进行全覆盖接触。在化学品为溶液形式的情况下，稀释液和清洗液以溶液形式被通透性薄膜封闭在芯片中。在实际应用中，可选择合适厚度和孔径的穿孔膜、网格或透析膜设置在芯片的下表面，并直接将溶液加入至区间内，借助穿孔膜、网格、透析膜、或水溶性薄膜对溶液提供支撑，将溶液固定在芯片中。
121.本实施例中的第二载体和芯片的形状和结构与以上实施例的描述类似，此处不再赘述。在本实施例中，胚胎被第一载体浸泡在非油相解冻液中进行解冻复温，由于第一载体
与芯片(以及系统中其他的部件)不能够配套使用，因此需要将胚胎转移至第二载体中，使得第二载体与芯片(以及系统中其他的部件)配套使用，以移除冷冻保护剂。
122.需要说明，本实施例中的系统还可包括基底和底座等部件，不再赘述。
123.本发明的方法的操作步骤与系统的结构特征对应，可以相互参照，不再一一赘述。
124.根据本发明的上述技术方案，具有如下有益效果：
125.(1)相对于现有的手工解冻，本发明提出的是标准化流程，这个过程由机器推动，冷冻保护剂移除速率可以调节。每次解冻复苏的流程都是稳定；过程简单，如果配合本技术人之前申请的冷冻方法使用，胚胎学家无需再把胚胎加到载体，只需要等待机器完成解冻流程再从载体移动胚胎到培养皿内；整个解冻复苏过程胚胎都是在载体上，在一个固定的位置上，胚胎学家不需要在大容量液体了寻找胚胎，通量高。
126.(2)相对于现有的微流控，本发明的载体没有死体积，载体上胚胎的位置可以允许胚胎学家直接用玻璃毛细管回收胚胎。
127.(3)相对于现有的机器人(模拟人手类型)，本发明的通量高，而且核心功能只需要一台线性移动电机平台，成本较低，且不需要机器视觉来分辨胚胎。
128.本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
129.以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。