[發明專利]基于旋轉電場下雙極性電極的三維細胞球生成芯片及應用

在審

• 申請號: 202210278762.2
• 申請日: 2022-03-21
• 公開（公告）號: CN114774275A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 吳玉潘;張浩浩;張展;魯其懷;岳淵博;馬迅;王少熙
• 申請（專利權）人: 西北工業大學深圳研究院;西北工業大學
• 主分類號: C12M1/42
• 分類號: C12M1/42;C12M1/00
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 方婷

1.一種基于旋轉電場下雙極性電極的三維細胞球生成芯片，其特征在于，包括ITO玻璃和PDMS通道；所述PDMS通道覆蓋在所述ITO玻璃上；所述ITO玻璃上表面刻蝕有電極；所述電極包括激發電極和雙極性電極；其中，

所述激發電極包括四個大電極，其均勻分布于所述雙極性電極周圍；

所述雙極性電極包括若干組電極陣列，每組電極陣列均包括若干形狀和大小相同的小電極；

通過改變所述激發電極上施加的電壓和頻率可以實現強弱不同的正/負介電泳力，以使生成的三維細胞球達到不同的捕獲效果。

2.根據權利要求1所述的基于旋轉電場下雙極性電極的三維細胞球生成芯片，其特征在于，所述小電極的形狀為圓形、三角形或者正方形。

3.根據權利要求1所述的基于旋轉電場下雙極性電極的三維細胞球生成芯片，其特征在于，屬于不同電極陣列中的小電極至少具有一種形狀或大小。

4.根據權利要求1所述的基于旋轉電場下雙極性電極的三維細胞球生成芯片，其特征在于，所述正/負介電泳力產生的勢壘對細胞球粒子所施加的最大力滿足：

式中，K(w)＝(ε_p^*-ε_m^*)/(ε_p^*+2ε_m^*)，ε^*＝ε-(σ/ω)

其中，ε_p*和ε_m*表示粒子及其懸浮介質的頻率依賴的復雜介電常數，ε是介電常數，σ是電導率，r是粒子半徑，ε_m表示溶液介電常數，im[K(w)和re[K(w)]是因子K(w)的虛部和實部。

5.一種基于旋轉電場下雙極性電極的三維細胞球生成芯片的應用，其特征在于，包括以下步驟：

一、配置酵母菌溶液；

二、利用上述酵母菌溶液進行細胞捕獲，具體包括：

2.1打開計算機、信號發生器、示波器、顯微鏡以及CCD設備，并觀察各類設備運轉是否正常；打開圖像采集軟件，實時觀察顯微鏡載物臺；

2.2將打好Plasma的微混合芯片固定在載物臺上，調好芯片位置和焦距，在顯微鏡下觀察，保證PDMS通道完全潤濕；隨后先將一個25微升的微量進樣器固定在注射泵上，吸入一定量步驟一配置的酵母菌溶液，再把金屬連接器插入相應PDMS通道入口，并保證密封良好；

其中，所述微混合芯片為權利要求1-4任一項所述的基于旋轉電場下雙極性電極的三維細胞球生成芯片；

2.3將微混合芯片的激發電極上引出的電導線和信號放大器連接好，并調整施加在激發電極上的信號參數以及注射泵上的流量控制參數；其中，所述激勵電極間順/逆時針相位相差90°，且四相激勵電極所加電壓相同；

2.4啟動注射泵，讓酵母菌溶液按照控制好的流速在入口流入，當通道內通入溶液濃度穩定時，按下注射泵暫停鍵，等待顯微鏡視野內酵母菌穩定；

2.5在顯微鏡下進行觀察，并再次調整好焦距和芯片的位置，選擇酵母細胞最清晰，穩定的高度進行視頻的檢測和錄制，最后再按下信號發生器上的施加信號按鈕，對細胞進行捕獲；

2.6捕獲完成后，按下信號發生器的暫停按鈕，重復(4)-(5)步，調整電壓、頻率，觀察實驗現象并記錄；

2.7實驗數據的處理和分析。

6.根據權利要求5所述的基于旋轉電場下雙極性電極的三維細胞球生成芯片的應用，其特征在于，所述配置酵母菌溶液包括：

1.1取適量的酵母菌置于培養皿中，加水后有氧條件下培養35-40min；

1.2清洗酵母菌溶液：取適量酵母菌溶液置于試管中，再將試管放入離心機內，震蕩1min后取出，將試管內舊液取出并加入去離子水，充分震蕩后再進行離心操作，反復2-3次；

1.3稀釋酵母菌溶液；其中，每次稀釋理想后利用血小球計數板，在顯微鏡下觀察濃度是否符合實驗需求；

1.4向稀釋后的溶液內加入適量吐溫：1ml酵母菌溶液配1ul吐溫，配置后吐溫占比0.1％，再將試管放入超聲振蕩器震蕩約300s后，得到配置好的酵母菌溶液。