[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

本發明公開一種單細胞穿孔微流控芯片、系統、制備方法和穿孔方法，涉及微流控技術領域，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。

技術領域

本發明涉及微流控技術領域，尤其涉及單細胞穿孔微流控芯片、系統、制備方法和穿孔方法。

背景技術

單細胞分析對于癌癥等重大疾病的早期診斷和精準治療具有重要的意義，是未來生物芯片的基石和戰略制高點，以往的大部分研究都是針對細胞種群的傳統方法，而不針對生物學最基本的單位，即單個細胞。隨著基因測序和精準醫療的蓬勃發展，人們逐漸清晰地認識到細胞之間存在著廣泛的異質性，也就是說即使假設細胞群在物理特征上是同質的，基因組表達和平均測量值通常會掩蓋單細胞差異。從本質上講，生物學的許多關鍵領域需要只能在單細胞水平上解決的研究，例如干細胞分化和疾病進展。從單細胞進行研究可以在更加深入的層次上面研究關于生命活動的本質和規律。

隨著基因載體的改良、嵌合抗原受體T細胞免疫治療的興起以及基因組編輯技術的突破，基因治療再次回到疾病治療的中心舞臺。這一技術為腫瘤，遺傳性疾病，自身免疫疾病帶來了新的治療方法。然而，即使目前基因編輯技術不斷蓬勃發展，將編輯之后的基因轉入受體細胞成為了基因治療過程中的另一大難題，目前比較主流的外源基因轉移方法主要有化學法和物理法，其中化學法是通過化學物質增加細胞膜的通透性，使細胞膜允許大分子物質進入，但是該方法的轉染效率極低，一般需要大量的受體細胞，物理法包括電穿孔法和直接顯微注射法，電穿孔方法一般會對細胞造成損傷，導致細胞活性下降或者死亡，而直接顯微鏡法耗時費力，成本較高。目前仍缺少一種在單細胞層次上分析外源基因表達情況的方法或設備，從而對基因轉染在細胞中的異質性進行研究。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出一種單細胞穿孔微流控芯片。

具體包括一種單細胞穿孔微流控芯片，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。

可選的，所述的聲表面行波換能器與PDMS微流道的距離范圍為3mm～5mm。

可選的，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。

可選的，所述表面波換能器為聚焦型表面行波叉指換能器，該聚焦型表面行波叉指換能器是通過光刻和電子束蒸發的方式在鈮酸鋰晶片表面沉積而成，選用的電極材料為金。

可選的，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。

可選的，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。

本發明還提出一種單細胞穿孔微流控芯片制備方法，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；