[發(fā)明專利]一種基于介電增強(qiáng)的細(xì)胞慣性分選裝置及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211057655.3
• 申請(qǐng)日: 2022-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN115404142A
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王艷娟;徐鳳強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C12M1/00
• 分類號(hào): C12M1/00;B01L3/00;G01N15/14
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 徐華燊;李洪福

本發(fā)明提供一種基于介電增強(qiáng)的細(xì)胞慣性分選裝置及方法，屬于細(xì)胞過濾分選技術(shù)領(lǐng)域。裝置包括螺旋結(jié)構(gòu)慣性分選模塊和介電泳增強(qiáng)分選模塊。具體為PDMS蓋片層、Ag?PDMS立體電極層、ITO導(dǎo)線層、玻璃基底層。螺旋結(jié)構(gòu)慣性分選模塊能夠?qū)⒉煌叽绲募?xì)胞聚焦在不同的平衡位置。在介電泳增強(qiáng)分選模塊中，通過設(shè)計(jì)的長(zhǎng)條形立體電極組和半圓形立體電極為細(xì)胞提供強(qiáng)而穩(wěn)定的介電泳力，由于不同的細(xì)胞所受介電泳力的大小和方向不同，產(chǎn)生不同方向的偏移，從而使兩種細(xì)胞的分離距離增大，增強(qiáng)慣性分選的效果。本發(fā)明將慣性技術(shù)和介電泳技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，提高了分選精度，實(shí)現(xiàn)不同細(xì)胞間的高精度、高通量分離。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及細(xì)胞過濾分選技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，尤其涉及一種基于介電增強(qiáng)的細(xì)胞慣性分選裝置及方法。

背景技術(shù)

微流控技術(shù)自20世紀(jì)90年代出現(xiàn)以來就得到了廣泛的關(guān)注。微流控芯片可以將樣品的制備，反應(yīng)，分選，檢測(cè)等基本操作集成到微尺度的通道中，并自動(dòng)完成分析和處理過程。具有所用樣品量少，體積小，成本低，效率高，攜帶方便，易于集成等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于生物、醫(yī)學(xué)、化學(xué)、農(nóng)業(yè)、食品、環(huán)境等各個(gè)研究領(lǐng)域。由于微通道與細(xì)胞之間的良好尺度兼容性，因此還被廣泛用于生命科學(xué)中的細(xì)胞培養(yǎng)，細(xì)胞分選，細(xì)胞檢測(cè)，細(xì)胞微環(huán)境模擬和芯片器官等應(yīng)用中。

慣性流分選技術(shù)是近年來出現(xiàn)的研究熱點(diǎn)，其主要特征是可以依靠慣性作用來實(shí)現(xiàn)微通道中顆粒的聚焦流動(dòng)，而無需施加其他外力。該方法的裝置簡(jiǎn)單，容易加工和制作，而且無需外加機(jī)械或電子部件，體積小，易于集成。在螺旋型流道中，粒子的聚焦平衡位置強(qiáng)烈的依賴于粒子尺寸，所以可以實(shí)現(xiàn)高通量的基于尺寸的粒子分選。

介電泳技術(shù)是指電中性顆粒在非均勻電場(chǎng)中由于被極化而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。微粒所受介電泳力不僅和微顆粒的尺寸有關(guān)，而且與微顆粒本身的介電特性有關(guān)，所以利用介電泳技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)尺寸相近但介電特性不同的微顆粒分選。由于介電泳技術(shù)具有非接觸性，可批量操縱，容易控制，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于細(xì)胞等大分子的分選研究中。

但是，每種分選技術(shù)都有其局限性，比如分選純度不高、通量偏低、制作復(fù)雜等問題。對(duì)于復(fù)雜情況的細(xì)胞分選應(yīng)用，只采用單一技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)有效分選。多技術(shù)聯(lián)用可以綜合不同技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，是解決復(fù)雜條件下細(xì)胞分選的一種有效方法。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述提出的目前僅采用慣性分選技術(shù)產(chǎn)生的分選精度低，難以區(qū)分尺寸相似的細(xì)胞等技術(shù)問題，而提供一種基于介電增強(qiáng)的細(xì)胞慣性分選裝置及方法。本發(fā)明主要通過將慣性技術(shù)和介電泳技術(shù)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的高通量、高精度分選，克服了現(xiàn)有單一技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，采用多種技術(shù)聯(lián)用，提供了一種高通量、高精度的細(xì)胞分選裝置，這將對(duì)于提高慣性分選的精度，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜情況下細(xì)胞分選應(yīng)用具有重要的科學(xué)意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種基于介電增強(qiáng)的細(xì)胞慣性分選裝置，包括：

慣性分選模塊，具有慣性分選流道，其一端入口用于向慣性分選流道內(nèi)注射細(xì)胞樣品溶液，另一端出口用于排出分選后的細(xì)胞溶液；

介電泳增強(qiáng)分選模塊，與外接電源相連，具有分布在慣性分選流道兩側(cè)的電極，用于提供不同方向的介電泳力，使細(xì)胞在介電泳力的作用下，產(chǎn)生不同方向的偏移，增強(qiáng)慣性分選的效果；

玻璃基底層，用于固定慣性分選模塊和介電泳增強(qiáng)分選模塊。

進(jìn)一步地，所述慣性分選模塊采用PDMS蓋片層，所述PDMS蓋片層與玻璃基底層緊密鍵合，將介電泳增強(qiáng)分選模塊包裹其中；