[发明专利]微小颗粒配对捕捉芯片及方法

说明书

技术领域

本发明涉及细胞融合技术领域，特别是涉及一种微小颗粒配对捕捉芯片及方法。

背景技术

细胞融合技术是生命科学领域中一项非常关键的技术，对生物遗传学、发育学、免疫学、膜蛋白动力学、核质关系、遗传互补、基因调控、基因定位、疾病发生等技术的发展具有十分重要的意义。而配对捕捉两个被融合细胞是细胞融合过程中的关键步骤之一。

目前采用的捕捉方法依据接触方式可分为两中类型：直接接触式和非接触式。直接接触式捕捉最直观的例子就是用机械手夹持物体，例如与负压相连的微吸液管等，结合机器人手臂控制系统及微视觉系统，可以实现对微颗粒的捕捉。这种方法控制系统实现难度大，不利于批量操作；而非接触式方法目前采用的主要有电场排队法和流场被动捕捉法。电场排队法是指颗粒在非匀强电场中受到介电电泳力的作用而发生排队的现象，利用这种现象将细胞颗粒捕捉到一起。流场被动捕捉是指设置巧妙的微通道形状而将两个颗粒捕捉到一起。目前在双颗粒捕捉过程中主要存在如下问题：其一、灵活性不足，对尺寸适应性差；其二、不能大规模多批量操作；其三、在捕捉的过程中不能保证所捕捉到的颗粒个数以及种类；其四、非接触捕捉还存在堵塞等问题。

具体来讲，直接接触式捕捉由机器人实现自动颗粒捕捉，他结合传统机械臂的控制原理，在机械臂的末端加上真空吸头或者微型镊子，在显微视觉系统的辅助下自动捕获颗粒所在的位置，并控制机械臂末端达到所需的位置，同时开启真空或镊子，实现颗粒捕捉的功能。优点是灵活性比较大，可以捕捉任意所需的颗粒，并且具有很好的扩展性，可以用来实现人工受精、DNA注射等功能；缺点是容易破坏微小颗粒，并且控制系统实现复杂，也不利于对进行大批量操作；

流场被动捕捉方法是指通过合理布置微流控芯片中微流道的形状来改变流场的分布，控制施加在颗粒上流体作用力，从而实现颗粒捕捉的功能。优点是系统实现相对简单，可实现小批量的捕捉；缺点是只能进行单一尺寸微小颗粒捕捉，灵活性差，一般只用于单颗粒捕捉，在配对捕捉过程中不能保证所捕捉到的颗粒个数以及种类，还容易产生堵塞问题；

电场排队方法是利用不同形式的介电电泳力同时结合Stokes力来实现颗粒的捕捉。优点是灵活性强，易于实现批量化；缺点是对不同尺寸和性能的颗粒配对捕捉控制难度大，成功率低。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种新的微小颗粒配对捕捉芯片及方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种将流场与电场相结合的对不同尺寸微小颗粒配对捕捉芯片及方法。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种微小颗粒配对捕捉芯片，所述芯片包括基板、盖板、位于基板上的微电极以及与微电极垂直设置的流道，所述流道包括入口、出口以及连接所述出口和入口的微通道，所述微电极与微通道在基板上垂直设置，所述微电极和微通道重合部分垂直位置的盖板上设置有若干开口朝向所述入口的U型柱。

作为本发明的进一步改进，所述微电极包括若干等间距间隔设置的第一电极和第二电极。

作为本发明的进一步改进，所述第一电极上等间距地设有若干朝向入口凸出的半圆形第一电极凸出部，且相邻的第一电极上的凸出部交错设置。

作为本发明的进一步改进，所述第二电极上等间距地设有若干朝向入口且与第二电极垂直设置的第二电极凸出部，所述第二电极凸出部与第一电极凸出部一一对应设置。

作为本发明的进一步改进，所述U型柱设置于所述第二电极凸出部垂直位置的盖板上，且U型柱的开口与第一电极凸出部的开口相对设置。

作为本发明的进一步改进，所述U型柱顶部与盖板相连，U型柱底部与基板不接触，存在一定的间隙，所述微小颗粒包括颗粒A和颗粒B，颗粒A的直径大于颗粒B的直径，所述间隙大于颗粒B的直径且小于颗粒A的直径。

对应地，一种微小颗粒配对捕捉方法，微小颗粒包括颗粒A和颗粒B，所述颗粒A的直径大于颗粒B的直径，所述方法包括：

S1、从芯片的入口以额定流量注入含有颗粒A的去离子水溶液，U型柱开始捕捉颗粒A；

S2、从芯片的入口以额定流量注入去离子水，清洗微通道中多余的颗粒A；

S3、对芯片的微电极电极施加脉冲电压，然后从芯片的入口以额定流量注入含有颗粒B的去离子水溶液；

S4、从芯片的入口以额定流量注入去离子水，清洗微通道中多余的颗粒B。