[發明專利]單細胞穿孔微流控芯片、系統、制備方法和穿孔方法

在審

• 申請號: 202211684535.6
• 申請日: 2022-12-27
• 公開（公告）號: CN116037231A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 董樹榮;梁潔;曹臻
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;C12M1/42;C12M1/00;B81B7/02
• 代理公司: 杭州裕陽聯合專利代理有限公司 33289
• 代理人: 田金霞

1.一種單細胞穿孔微流控芯片，其特征在于，包括基底晶片，以及基底晶片上的PDMS微流道和表面波換能器，PDMS微流道包括樣品溶液流道和兩條電極溶液流道，兩條電極溶液流道分別位于所述樣品溶液流道的兩側，樣品溶液流道與兩側的電極溶液流道通過微毛細孔結構連通，所述兩條電極溶液流道通壓后形成液體電極，所述聲表面波換能器的聲場區域作用于所述微毛細孔結構。

2.根據權利要求1所述的單細胞穿孔微流控芯片，其特征在于，所述的聲表面行波換能器與PDMS微流道的距離范圍為3mm-5mm。

3.根據權利要求1所述的單細胞穿孔微流控芯片，其特征在于，所述的PDMS微流道為聚二甲基硅氧烷微流道，所述基底晶片采用鈮酸鋰晶片。

4.根據權利要求1所述的單細胞穿孔微流控芯片，其特征在于，所述表面波換能器為聚焦型表面行波叉指換能器。

5.根據權利要求4所述的單細胞穿孔微流控芯片，其特征在于，所述聚焦型表面行波叉指換能器有25對叉指和10條反射柵，叉指之間的間隔為50um，波長為200um。

6.根據權利要求1所述的單細胞穿孔微流控芯片，其特征在于，所述兩條電極溶液流道內用于盛放導電率高于200uS/cm的鹽溶液。

7.一種單細胞穿孔微流控系統，其特征在于，包括權利要求1-6任意一項所述的單細胞穿孔微流控芯片，還包括控制電路板、電壓放大器和高頻功率放大器，所述控制電路板連接電壓放大器和所述高頻功率放大器，所述電壓放大器的輸出端連接兩條電極溶液流道，所述高頻功率放大器連接聲表面波換能器。

8.一種單細胞穿孔方法，其特征在于，采用權利要求7所述的單細胞穿孔微流控系統，包括以下步驟：

微流控芯片使用時，在電極溶液流道內充滿高導電率的鹽溶液，將兩電極溶液流道通過引線和電壓放大器連通，表面波換能器通過引線連接控制電路板和高頻功率放大器，其中所述電壓放大器和高頻功率放大器初始狀態為關閉狀態；將混有細胞和質粒的溶液注入樣品溶液流道，等到流速均勻穩定后，開啟電壓放大器通過微毛細孔產生的介電泳力進行細胞捕獲，完成單細胞捕獲之后開啟高頻功率放大器進行聲波穿孔處理，完成處理后關閉電壓放大器釋放捕獲細胞，并在樣品溶液流道的出口收集。

9.根據權利要求8所述的單細胞穿孔方法，其特征在于，通過改變連接至電極溶液流道的電壓選擇需要捕獲的單細胞種類。

10.一種微流控芯片制備方法，其特征在于，用于制備權利要求1-6任意一項所述的單細胞穿孔微流控芯片，包括以下步驟：

步驟1：在硅片表面旋涂一層光刻膠，制作形成表面有微毛細孔結構凸起的光刻膠保護層；

步驟2：將步驟1得到的硅片向下刻蝕凹槽，之后將刻蝕完成的硅片表面殘余的光刻膠；

步驟3：將步驟2得到的硅片表面旋涂一層光刻膠，制作形成表面有微流道凸起的光刻膠層，之后進行堅膜，并進行硅片表面的疏水處理；

步驟4：將聚二甲基氧硅烷的前驅體和固化劑按照比例混合均勻，滴涂在步驟3得到的具有凸起的硅片表面，固化，之后揭下PDMS膜并將其切割后備用；

步驟5：在干凈平整的鈮酸鋰表面制作帶有聲表面波器件圖案的光刻膠層；

步驟6:在步驟5得到的鈮酸鋰基片表面制備一層金屬金，之后進行剝離，得到表面帶有金屬電極的鈮酸鋰器件，進行切割后進行備用；

步驟7:將步驟4中獲得的PDMS微流道和步驟6得到的聲表面波器件清洗之后將兩者進行鍵合，得到封裝后的單細胞穿孔微流控芯片。