[發(fā)明專利]基于旋轉(zhuǎn)電場誘導(dǎo)的感應(yīng)電荷電滲的細(xì)胞捕捉芯片

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610821539.2
• 申請日: 2016-09-13
• 公開（公告）號: CN106399091B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜洪源;任玉坤;吳玉潘
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C12M1/42
• 分類號: C12M1/42;G01N15/10
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 岳泉清

基于旋轉(zhuǎn)電場誘導(dǎo)的感應(yīng)電荷電滲的細(xì)胞捕捉芯片。涉及一種基于電場誘惑的感應(yīng)電荷電滲的微流控芯片。為了解決介電泳捕捉法不適合捕捉尺寸較小的細(xì)胞和在捕獲細(xì)胞時容易產(chǎn)生焦耳熱的問題。本發(fā)明的PDMS蓋片固定在玻璃基底上；在PDMS蓋片上設(shè)置有兩條相互垂直的PDMS通道；兩條PDMS通道的兩端分別設(shè)置有主通道入口、主通道出口、副通道入口和副通道出口；懸浮電極陣列在PDMS通道的交點處；第一激發(fā)電極的內(nèi)端部、第二激發(fā)電極的內(nèi)端部、第三激發(fā)電極的內(nèi)端部和第四激發(fā)電極的內(nèi)端部分別位于懸浮電極陣列的四個不同方向。有益效果為捕捉細(xì)胞的尺寸小、捕捉效率高、不易產(chǎn)生焦耳熱。基于流場漩渦適用于對不同尺寸的細(xì)胞進(jìn)行捕捉。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于電場誘惑的感應(yīng)電荷電滲的微流控芯片。

背景技術(shù)

細(xì)胞是構(gòu)成生面的基本單元。為了更好的理解生物化學(xué)和基因遺傳的相關(guān)問題，往往需要在培養(yǎng)皿或者復(fù)雜的生物反應(yīng)器中對大量的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)分析。然而在分析中，單個細(xì)胞的表現(xiàn)會被隱藏，無法得到反應(yīng)器環(huán)境與細(xì)胞活動之間相互影響的復(fù)雜關(guān)系。因而對單個細(xì)胞或者顆粒進(jìn)行捕捉和檢測，不僅僅可以對單個細(xì)胞的行為進(jìn)行更好的理解和分析，而且在基因遺傳和新陳代謝工程領(lǐng)域具有極其重要的價值。

目前針對單個細(xì)胞行為進(jìn)行操作和分析的方法中，熒光激活細(xì)胞分選技術(shù)可以對細(xì)胞進(jìn)行高通量的篩選和分類；但是熒光激活細(xì)胞分選技術(shù)在前期需要大量的、繁瑣的和復(fù)雜的樣品處理過程，而且不能得到單個細(xì)胞隨時間變化的行為和表現(xiàn)。近年來快速發(fā)展的微流控技術(shù)是把生物和化學(xué)領(lǐng)域中所涉及的樣品制備、反應(yīng)、分離和檢測基本操作單元集成或基本集成到一塊幾平方厘米甚至更小的芯片上，由微通道形成網(wǎng)絡(luò)，自動完成分析全過程，大大促進(jìn)了對單細(xì)胞的捕捉分析的發(fā)展。常用的捕捉方法有微孔、光學(xué)、聲場、磁場以及電場捕捉的方法，但微孔捕捉法容易帶來潛在的剪切應(yīng)力以及細(xì)胞容易被流動的流體沖走；光學(xué)捕捉法、聲學(xué)捕捉法和磁場捕捉法一般將細(xì)胞捕獲至能量最高的位置；因此，微孔捕捉法、光學(xué)捕捉法、聲場捕捉法、磁場捕捉法均不利于細(xì)胞捕捉。而在電場捕捉法中，盡管基于負(fù)介電泳力捕獲細(xì)胞時，細(xì)胞將被捕獲至電場最低的位置，但是容易產(chǎn)生焦耳熱，同時電場捕捉法不適合捕捉尺寸較小的細(xì)胞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決介電泳捕捉法不適合捕捉尺寸較小的細(xì)胞和在捕獲細(xì)胞時容易產(chǎn)生焦耳熱的問題，提出一種基于旋轉(zhuǎn)電場誘導(dǎo)的感應(yīng)電荷電滲的細(xì)胞捕捉芯片。

本發(fā)明所述的一種基于電場誘導(dǎo)的感應(yīng)電荷電滲的細(xì)胞捕捉芯片包括玻璃基底、PDMS蓋片、第一激發(fā)電極、第二激發(fā)電極、第三激發(fā)電極、第四激發(fā)電極和懸浮電極陣列；

所述PDMS蓋片固定在玻璃基底上；在PDMS蓋片上開有兩條相互垂直的PDMS通道；一條PDMS通道的一端設(shè)置有主通道入口，另一端設(shè)置有主通道出口；另一條PDMS通道的一端設(shè)置有副通道入口，另一端設(shè)置有副通道出口；

所述懸浮電極陣列設(shè)置在所述兩條相互垂直的PDMS通道的交點處；

所述第一激發(fā)電極、第二激發(fā)電極、第三激發(fā)電極和第四激發(fā)電極均固定在玻璃基底上，第一激發(fā)電極的內(nèi)端部、第二激發(fā)電極的內(nèi)端部、第三激發(fā)電極的內(nèi)端部和第四激發(fā)電極的內(nèi)端部分別位于懸浮電極陣列的四個不同方向，并且第一激發(fā)電極的內(nèi)端部與第四激發(fā)電極的內(nèi)端部相對設(shè)置，第二激發(fā)電極的內(nèi)端部與第三激發(fā)電極的內(nèi)端部相對設(shè)置。

本發(fā)明的工作原理為：含有單個細(xì)胞的溶液由主通道入口注入，經(jīng)主通道出口排出，營養(yǎng)物質(zhì)由副通道入口注入，細(xì)胞的代謝產(chǎn)物經(jīng)副通道出口排出；在第一激發(fā)電極、第二激發(fā)電極、第三激發(fā)電極和第四激發(fā)電極上施加電位差分別為0°、90°、180°和270°的行波信號后，在懸浮電極陣列處產(chǎn)生感應(yīng)電荷，形成雙電層，在行波信號后的作用下，雙電層中的粒子被驅(qū)動，然后產(chǎn)生電滲流，依靠電滲流將懸浮電極陣列周圍的細(xì)胞捕獲至懸浮電極陣列。