[發明專利]一種細胞電阻抗譜測量的微流控芯片

有效

• 申請號: 202010311540.7
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111514947B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 姚佳烽;王力;楊璐;劉凱;陳柏;吳洪濤
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;G01N15/10
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明公開了一種細胞電阻抗譜測量的微流控芯片，由上蓋板和下基板組成，上蓋板上開通孔構成流體入口和流體出口，下基板的上表面分布有正六邊形微孔單元陣列以及微流體通道，每個正六邊形微孔單元內部設置有細胞捕獲阱，正六邊形微孔單元上靠近細胞捕獲阱相鄰壁面設有一對測量電極，正六邊形微孔單元之間通過微流體通道串聯成一條液體通道，液體通道與上蓋板的流體入口和流體出口相接處設有入口處蓄液池、出口處蓄液池，上蓋板與下基板通過鍵合封接形成密封微流控芯片。本發明將單細胞捕獲及細胞阻抗譜測量集成在單塊微流控芯片上，通過提供相應的操作方法，實現快速獲取并精確分析單細胞阻抗譜。

技術領域：

本發明涉及一種細胞電阻抗譜測量的微流控芯片。

背景技術：

阻抗譜測量是通過在被測樣品的兩端施加小幅度的交流電壓，然后通過信號分析儀，得出樣品中的粒子群體的阻抗隨頻率的變化關系。阻抗譜測量是研究細胞或其他微納米粒子的電特性的一種重要方法，能夠實現對微納粒子群體的表征。電阻抗測試和分析在藥物篩選、疾病診斷及治療、食品檢驗、環境監測等領域都得到了廣泛的應用。面向生物樣品的阻抗譜測量稱為生物阻抗技術(Bio-impedance technology)，其具有快速、免標記、易操作的特點，逐步成為生物醫學研究中一個有效的分析工具。

目前的阻抗譜測量技術面向的是細胞集群，對單個細胞的捕獲和測量研究尚未完善，無法實現對細胞集群中的特定的某個單細胞進行測量。而在很多情況下，對單細胞阻抗譜的研究都很有必要且具有重要意義。例如癌癥早期患者外周血液中含有從病灶脫離下來的循環腫瘤細胞(CTC，Circulating Tumor Cell)，其被醫學界廣泛視為癌癥早期的標志性產物，通過阻抗譜參數之間的差異從數量繁多的血液細胞中辨別出循環腫瘤細胞，有利于癌癥的及時診斷，提高治愈率。

因此，在繼承上述阻抗譜測量的基本原理的基礎上，如何實現對細胞群體中單個細胞進行阻抗測量是解決上述局限的關鍵問題。

發明內容：

本發明是為了解決上述現有技術存在的問題而提供一種細胞電阻抗譜測量的微流控芯片，能夠從細胞懸浮液中快速提取單個細胞，并將單細胞捕捉、沖洗和阻抗譜測量集成在單個微流控芯片上，通過簡單的操作，實現單細胞尺度阻抗譜的精確測量。

本發明所采用的技術方案有：一種細胞電阻抗譜測量的微流控芯片，由上蓋板和下基板組成，所述上蓋板上開通孔構成流體入口和流體出口，所述下基板的上表面分布有正六邊形微孔單元陣列以及微流體通道，每個正六邊形微孔單元內部設置有細胞捕獲阱，所述正六邊形微孔單元上靠近細胞捕獲阱相鄰壁面設有一對測量電極，所述正六邊形微孔單元之間通過微流體通道串聯成一條液體通道，所述液體通道與上蓋板的流體入口和流體出口相接處設有入口處蓄液池、出口處蓄液池，所述上蓋板與下基板通過鍵合封接形成密封微流控芯片。

進一步地，所述正六邊形微孔單元陣列等間距錯落排布，且相鄰兩排正六邊形微孔單元之間由與正六邊形邊長等寬的微流體通道連通，組成“之”字形曲折通道，正六邊形邊長取值為100～200μm。

進一步地，所述細胞捕獲阱由水平對稱分布的兩個彎折壁組成，兩個彎折壁平行部分之間的距離為目標細胞直徑的1.2～1.5倍，向內彎折部分開口之間的距離為目標細胞直徑的0.5～0.8倍，彎折部分所成夾角為60～120°。

進一步地，所述細胞捕獲阱窄口中心與正六邊形微孔單元7最近頂角之間的距離為正六邊形邊長的0.2～0.5倍。

進一步地，所述細胞捕獲阱的壁面高度為目標細胞直徑的0.8～1.2倍。

進一步地，所述測量電極成對對稱布置在細胞捕獲阱的最近相鄰壁面上。

進一步地，所述測量電極的長度為正六邊形邊長的0.5倍，寬度與正六邊形微孔單元的深度相同。

進一步地，所述流體入口和流體出口連接有用于驅動液體流動的注射泵。