[發(fā)明專利]基于三維石墨烯界面電極的細(xì)胞動態(tài)特性監(jiān)測系統(tǒng)及方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710733087.7 | 申請日： | 2017-08-24 |
| 公開（公告）號： | CN107475072B | 公開（公告）日： | 2020-12-11 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 陳本永;劉愛萍;王夏華;吳化平;邢赟;許為中;周奇 | 申請（專利權(quán)）人： | 浙江理工大學(xué) |
| 主分類號： | C12M1/00 | 分類號： | C12M1/00;G01N15/10 |
| 代理公司： | 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200 | 代理人： | 黃歡娣;邱啟旺 |
| 地址： | 310018 浙江省杭*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 三維 石墨 界面 電極 細(xì)胞 動態(tài) 特性 監(jiān)測 系統(tǒng) 方法 | ||
1.一種基于三維石墨烯界面電極的細(xì)胞動態(tài)特性監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括：微流控芯片、PCB板、阻抗儀、注入系統(tǒng)、帶有CCD的倒置顯微鏡；
所述微流控芯片包括由兩個儲液槽(22)和位于兩個儲液槽(22)之間的測試流道(21)構(gòu)成H形PDMS流道，以及布置在測試流道中的子芯片；
兩個儲液槽(22)和測試流道(21)分別具有蓋板，儲液槽的槽壁或密封該儲液槽的蓋板具有開孔，其中一開孔與所述注入系統(tǒng)相連；
所述子芯片包括設(shè)置在其對稱軸上的中心參考電極(20)，以及對稱布置于中心參考電極(20)兩側(cè)的一個或多個相互獨立的細(xì)胞電極(10)；兩側(cè)細(xì)胞電極的捕獲方向相反，且垂直于中心參考電極(20)，一側(cè)構(gòu)成工作電極，另一側(cè)構(gòu)成對電極；工作電極、對電極、中心參考電極分別與阻抗儀相連，阻抗儀向中心參考電極輸出電信號，以施加電場；同時獲取工作電極和對電極采集的細(xì)胞信號；所述細(xì)胞電極(10)包括電極底座(11)和位于電極底座(11)上的捕獲槽(12)，所述捕獲槽(12)由多個微電極組成，相鄰的微電極之間具有5μm的縫隙(13)；多個微電極有序排列構(gòu)成一個垂直于電極底座(11)的弧形捕獲面，其弧線為沿短軸分割的半橢圓；且所述電極底座(11)包括金層和位于金層上表面的石墨烯層(14)，捕獲結(jié)構(gòu)的弧形捕獲面覆蓋有石墨烯層(14)，石墨烯層(14)與金層導(dǎo)通；所述石墨烯層(14)具有和細(xì)胞表面的絲狀偽足相匹配的微納褶皺和紋理結(jié)構(gòu)；電極底座(11)中的金層通過引線與布置在芯片邊緣的接線端子相連，以連接阻抗儀，倒置顯微鏡的鏡頭對準(zhǔn)子芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述細(xì)胞電極(10)為單細(xì)胞電極或雙細(xì)胞電極，對于單細(xì)胞電極，其弧形捕獲面對應(yīng)的半橢圓的短軸長度為16-20um，長軸長度為32-36um；對于雙細(xì)胞電極，其弧形捕獲面對應(yīng)的半橢圓的短軸長度為27-33um，長軸長度為40-45um。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述捕獲槽(12)的高度為30um。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，測試流道處的蓋板是可以打開的，使得光學(xué)顯微鏡的物鏡鏡頭可以直接深入流道的內(nèi)部，物體表面和物鏡鏡頭的距離小于1mm，以清楚地觀察細(xì)胞的運動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括電流放大器，與所阻抗儀配套使用，電流放大器的放大倍數(shù)為10k。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括流速控制系統(tǒng)，用于控制注入系統(tǒng)的流速。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括與微流控芯片相匹配的PCB板，用于固定微流控芯片，并且增加信號的穩(wěn)定性。
8.一種權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的癌細(xì)胞動態(tài)特性實時監(jiān)測方法，其特征在于，該方法包括：
(1)通過注入系統(tǒng)向其中一儲液槽注入細(xì)胞液，細(xì)胞液流經(jīng)測試流道，部分被捕獲槽(12)捕獲，其余部分流向另一儲液槽，通過開孔排出；
(2)阻抗儀產(chǎn)生一個幅值為0.5V，頻率為5k和10kHz的交流信號，采樣率為220個/秒，用于時域測試；或產(chǎn)生一個幅值為500mVP，頻率從100到106Hz的正弦信號，用于頻域測試；
(3)捕獲細(xì)胞的一側(cè)為工作電極，另一側(cè)為對電極； 阻抗儀的兩個通道分別獲得實時的工作電極和對電極的阻抗信號，將工作電極的阻抗值減去對電極的阻抗值，即獲得單細(xì)胞/多細(xì)胞生理活動的電阻抗信號；
(4)采集電阻抗信號的同時，倒置顯微鏡的物鏡深入微流控流道內(nèi)部，CCD實時記錄細(xì)胞表面形貌的變化。
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