[發明專利]一種分選單細胞的微流控芯片及檢測方法

有效

• 申請號: 202111566937.1
• 申請日: 2021-12-20
• 公開（公告）號: CN114345428B
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 賈春平;周揚;吳嫚;余志斌;趙建龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;C12M1/34;C12M1/12;C12M1/00;C12N5/09;C12N5/071;G01N15/10;G01N27/02
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 楊怡清

本發明涉及一種分選單細胞的微流控芯片，包括：基底層，上表面設有第一金屬電極對、第二金屬電極對、阻抗識別區域，阻抗識別區域包括第一阻抗檢測電極對和第二阻抗檢測電極對，第一阻抗檢測電極對與第一金屬電極對連接，第二阻抗檢測電極對與第二金屬電極對連接；微通道層，位于基底層上方，微通道層包括微流控管道和分選電極；微流控管道包括主通道，主通道的一端通過若干過濾柱與進樣口連通，另一端則與分選口連通，分選口分別與廢液通道、收集通道連通，且廢液通道與廢液出口連通，收集通道與目標出口連通；分選電極包括激勵電極以及包圍激勵電極的地電極，激勵電極的一部分和地電極的一部分均臨近分選口。

技術領域

本發明涉及細胞檢測分析芯片技術領域，具體涉及一種分選單細胞的微流控芯片及檢測方法，更具體地涉及一種無標簽流式電阻抗譜分析及介電泳分選單細胞的微流控芯片及檢測方法。

背景技術

在生命科學和醫學領域，細胞分選和表征技術可以快速分離所需的亞群，進行鑒定和監測，以進行臨床診斷。最近興起的個性化醫學更是突出了單細胞分析的重要性，例如，在單細胞水平上了解患者實體腫瘤的異質性可以使針對多種細胞亞型的治療成為可能，從而提高存活率。

目前的單細胞分析方法包括流式細胞術和磁激活細胞分選，但這兩種方法均存在不足：(1)樣品制備過程復雜繁瑣，導致關鍵細胞的潛在損失；(2)細胞標記的多路復用受到標記光譜重疊的限制；(3)需要大量的細胞。并且，流式細胞儀的操作通常需要專門的技術支持，而且儀器本身的價格較為昂貴。

此外，基于標記的細胞分析和分類方法有著根本的實驗問題。首先，對于標記的使用本質上要求了解被測量對象的屬性或類型，僅使用已知生物標志物的標記來探尋新的、未定義的細胞群體是不可能的。其次，標記與被測對象結合的生化過程可能會改變細胞的狀態，激活特定的信號通路。

為解決上述問題，提出了無標記微流控技術。無標記微流控技術通過介電特性進行細胞表征，不需要對細胞進行外源或內源標記。介電特性(例如膜電容和電導率)反映了膜的形態和功能，進而與細胞之間的生理差異或病理變化相關。細胞膜中離子通道狀態的變化，進入內質網和線粒體的細胞內離子流以及形態或核大小的變化都可以很容易地檢測為介電特性的變化。

現有的微流控阻抗流式檢測芯片通常采用庫爾特計數原理的方法來識別細胞的電學特征，如專利201621188264.5。也有基于阻抗頻譜法鑒別特定標志物的方法，如專利201080034516.8。這些方法雖然能有效地檢測細胞，但是不能將細胞特異性無標記地分選出來。

細胞介電泳分選利用物質介電常數差異來進行分選，具有非標記的優點，但是施加在細胞上的介電泳力的差異極小，同種類型的細胞僅憑介電泳力的差異很難進行特異性分選。因此先進行電學特性的識別，再根據特性差異產生介電泳驅動細胞分選信號。專利201110324803.9提出了類似的方法，但是該專利有三點缺陷：1.關于介電識別部分，該專利雖提出用多對電極來進行多點頻率復阻抗測量，但實際上，多對電極還可提供流速測量，提升實時分選的準確性；2.關于阻抗信息分析處理，該專利使用預先存儲的細胞復介電常數的基準信息作為分選信號產生的閾值，但是每種甚至每個細胞對象所處的生理狀態千差萬別，僅憑單一值并不能實現實時特異性的分選；3.阻抗檢測電極與溶液接觸，電極會與溶液產生電化學反應，造成測量偏差，并對細胞造成一定的損傷。

因此，希望提供一種僅采用電學方法就可以分選不同種類細胞的方法和芯片，能夠準確地、實時特異性地分選出不同種類的細胞。

發明內容

為解決上述現有技術中的問題，本發明提供一種分選單細胞的微流控芯片及檢測方法，能夠提高單細胞實時特異性分選的效率和準確性，并有效減少測量誤差及對細胞的損傷。

本發明提供的一種分選單細胞的微流控芯片，包括：