[發明專利]一種細胞多參數檢測微納傳感器及其制作方法

在審

• 申請號: 202010640411.2
• 申請日: 2020-07-06
• 公開（公告）號: CN111855766A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 趙雪飛;金慶輝;郜晚蕾;尹加文
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: G01N27/27
• 分類號: G01N27/27;G01K7/18;G01N27/06;G01N27/07;B01L3/00
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 陳其明

本發明提供一種細胞多參數檢測微納傳感器及其制作方法，此傳感器包括相互貼合的玻璃基片(1)與PDMS片(2)，PDMS片(2)的貼合面開設流槽(7)，貼合后在玻璃基片(1)上面形成流道，流槽(7)的兩端開設進樣孔(5)與出樣孔(6)，流槽(7)中設置供細胞流入并留置的開口圍壩，其開口朝向進樣注入方向，玻璃基片(1)的貼合面上在開口圍壩對應位置設有多個微型電極塊，位于開口圍壩的下方，開口圍壩與玻璃基片(1)之間保留小于待測細胞個體外徑的高度間隙；各微型電極塊各自設置Pt材質的引出線(4)；本發明可檢測細胞的多個參數，并能實現在線連續監測。

技術領域

本發明涉及細胞檢測與微納傳感器技術領域，具體涉及一種細胞多參數檢測微納傳感器及其制作方法。

背景技術

在生物學領域，溫度、電導率、pH值等參數是生命科學領域研究生物體生命進程不可或缺的重要指標。在生命科學研究中，一方面，活細胞內不斷進行著各式各樣的生理、化學反應，與這些反應密切相關的表現即為溫度、電導率、pH值的改變。另一方面，受到外界刺激的情況下，細胞會迅速調整其代謝活動以應對環境變化，同樣也會伴隨著明顯的溫度、電導率、pH值等參數變化。因此，實現細胞溫度、電導率、pH值等參數的實時檢測，無論是對于細胞生理功能及異質性研究，還是從細胞對外界環境的適應性和應激反應的角度出發，都具有重要意義。細胞自身參數變化微小，容易受到細胞外環境的影響，所以細胞參數檢測方法需要精度高、響應速度快，才能準確檢測到細胞的參數波動。目前還沒有形成成熟有效的檢測手段，尤其還沒有形成成熟有效的細胞溫度、電導率、pH值等參數的檢測手段。

隨著微流控和微機械加工技術的不斷完善和發展，微全分析系統（Micro totalanalysis system，μ-TAS）在細胞水平上的生物學研究和臨床實驗診斷等領域里的優勢日趨顯著。微流控芯片因功能單元尺寸與細胞大小相當、精度高和檢測快速方便等優點，在細胞分析方面表現出了明顯的優勢。該技術可以將現行所有的細胞分析步驟和過程（如細胞操縱、細胞捕捉/篩選、細胞培養以及在線實時動態監測分析等）整合于一塊微芯片上，實現分析操作的一體化，可以減少操作過程中對細胞樣本的損傷和污染，非常適合少量細胞特征參數的快速高靈敏檢測。本發明細胞多參數檢測微納傳感器就是此種微流控傳感器，也叫作微流控芯片。

目前，針對單細胞檢測發展了一系列新型的微流控芯片及裝置，主要可以分為以下幾類：（1）利用乳液滴單元，包裹單個細胞，為細胞檢測提供獨立的空間。再利用微結構操縱液滴融合，實現單細胞的裂解和核酸擴增，如專利文獻CN109988821A。（2）利用微腔結構單元，捕獲單個細胞，再通過微閥結構控制特定通道開閉，通入裂解液裂解細胞并驅動裂解產物流入微反應腔內擴增，如專利文獻CN106065391A。（3）利用介電電泳原理，在微芯片內集成電極，捕獲單細胞，然后施加高電壓裂解細胞，如專利文獻CN107267382A。而微流控芯片內細胞基因檢測方法主要有：（1）在核酸擴增試劑中加入特異性Taqman探針，根據熒光信號分析基因表達。（2）回收核酸擴增產物，采用二代測序技術檢測目標核酸。（3）采用原位核酸雜交技術，無需裂解細胞即可分析基因。

以上這些應用于單細胞參數檢測的微流控裝置，仍舊存在以下幾點問題：1）、只能實現單一參數的檢測，而不能實現多個參數的一體化同時檢測與實時在線連續監測。2）能夠實現細胞檢測一體化的芯片，結構復雜，需要外接的進樣或者操控設備。3）結構簡單的芯片只是實現了單細胞捕獲和裂解，沒有將所有檢測步驟集成化。

聚二甲基硅氧烷，英文名稱Polydimethylsiloxane，簡稱PDMS。是一種高分子有機聚合物，具有光學透明與內部細微結構的多孔性，而且生物兼容性很好。PDMS的應用包括在生物微機電中的微流道系統、填縫劑、潤滑劑、隱形眼鏡。液態時的二甲基硅氧烷為一黏稠液體，稱做硅油，是一種具有不同聚合度鏈狀結構的有機硅氧烷混合物，其端基和側基全為烴基（如甲基、乙基、苯基等）。

發明內容