[發明專利]用于細胞遷移的太赫茲超材料傳感器及采用其的檢測方法

有效

• 申請號: 202010014994.8
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111141703B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 呂曉慶;耿照新;方維豪;陳弘達
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G01N21/3586
• 分類號: G01N21/3586;G01N21/01
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

一種太赫茲超材料傳感器，包括襯底、太赫茲超材料結構傳感單元和用于限制細胞生長區域的聚二甲基硅氧烷圍擋，其中：所述太赫茲超材料結構傳感單元形成于所述襯底上，其上形成有周期性排列的劈裂環和兩個圓環對準標記；所述聚二甲基硅氧烷圍擋位于所述襯底上，包括中空圓內徑與所述太赫茲超材料結構傳感單元上的外圈圓環對準標記對齊的中間圓形鏤空的聚二甲基硅氧烷方形片，以及外徑與內圈圓環對準標記對齊的實心聚二甲基硅氧烷圓柱形片。該傳感器制備流程簡單，檢測速度快，需要的細胞量少，為細胞遷移的檢測提供又一快速、可靠的方法。

技術領域

本發明涉及太赫茲超材料生物傳感技術領域，特別涉及一種用于細胞遷移的太赫茲超材料傳感器及采用其的檢測方法。

背景技術

細胞遷移實驗是細胞生物學中常用的實驗方法之一，尤其在腫瘤生物學研究領域，是評估刺激因子對細胞刺激作用的重要方法。傳統的細胞遷移檢測實驗耗時長，需要實驗者手動設置“細胞傷口”，觀察時，需在顯微鏡下測量距離，耗時長，操作麻煩；隨著微流控技術的發展，一些用于檢測細胞遷移的微流控芯片逐漸開發，但微流體重流速以及微結構的加工，都需要精確地操控，技術要求高。因此，建立一種制備和檢測都方便的細胞遷移芯片及其檢測方法，對于傳統細胞遷移實驗的改良有重要意義。

太赫茲(Terahertz，THz)輻射是指頻率在0.1～10THz，波長在30～3000μm之間的電磁波，太赫茲時域光譜儀具有較高的信噪比、可直接獲取折射率等優點被廣泛應用于生物醫學研究中，包括癌癥成像等。同時，1THz的光子能量僅為4.14meV，THz波在穿透細胞時不會發生有害的電離作用，因此THz檢測技術屬于一種純物理的安全有效的無損傷、無標記檢測技術。已有文獻報道，利用太赫茲光譜特征不同，可以成功區分活細胞和死細胞，為太赫茲用于細胞遷移檢測提供了相關理論支撐。

襯底上不同細胞數量具有的特征結構在THz波段具有不同的介電響應特征，因此，可以利用太赫茲光譜對細胞遷移進行檢測。太赫茲檢測具有“水敏感性”問題，目前解決的辦法為利用光透明劑或者引入微流控芯片技術，光透明劑大多屬于有機溶劑，與親水性的細胞不兼容；PDMS微流芯片會帶來很大的THz光吸收，且加大了實驗的復雜程度。若不加微流控芯片，細胞生長區域無法限定。針對以上問題，有必要提供一種簡單的THz傳感器裝置，實現細胞遷移的快速檢測。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種用于細胞遷移的太赫茲超材料傳感器及檢測方法，以期部分地解決上述技術問題中的至少之一。

為了實現上述目的，作為本發明的一方面，提供了一種太赫茲超材料傳感器，包括襯底、太赫茲超材料結構傳感單元和用于限制細胞生長區域的聚二甲基硅氧烷圍擋，其中：

所述太赫茲超材料結構傳感單元形成于所述襯底上，其上形成有周期性排列的劈裂環和兩個圓環對準標記；

所述聚二甲基硅氧烷圍擋位于所述襯底上，包括中空圓內徑與所述太赫茲超材料結構傳感單元上的外圈圓環對準標記對齊的中間圓形鏤空的聚二甲基硅氧烷方形片，以及外徑與內圈圓環對準標記對齊的實心聚二甲基硅氧烷圓柱形片。

其中，所述襯底為剛性襯底，優選采用高阻硅或石英玻璃，或者為柔性襯底，優選采用聚酰亞胺PI或派瑞林。

其中，所述劈裂環成對的彼此E中心對稱(左右對稱)；

作為優選，每個周期性排列的劈裂環由兩個對稱的方形劈裂環和一根金屬線條組成，其中所述兩個方形劈裂環的開口彼此中心對稱。

其中，所述襯底大小為2×2cm²；所述劈裂環開口大小為2～4μm，厚度為100nm；所述外E圈圓環對準標記的半徑為0.5cm，內圈圓環對準標記的半徑為1.5mm，圓環線條寬度為100nm。

其中，所述聚二甲基硅氧烷方形片內部中空圓的半徑為0.5cm，方形片大小為2×2cm²，厚度為3～5mm；