[实用新型]一种细胞位姿调节芯片和装置

说明书

技术领域

本实用新型属于生物技术领域，特别是涉及一种细胞位姿调节芯片和装置。

背景技术

20世纪70年代兴起的以基因(DNA)重组为核心的现代生物技术发展突飞猛进，已成为人类解决畜牧业、农业、医疗保健等诸多问题的重要手段。细胞显微注射技术是一种典型的生物微操作技术，广泛应用于卵胞浆内单精子显微注射、胚胎切割及移植、原核注射和克隆等领域。细胞内部结构与其形态具有对应关系，被操作细胞位置和姿态（合称位姿）对实验效率和结果具有重要影响，实验人员要求第一极体远离注射针和吸持针的操作位置，以减轻对纺锤体等细胞器的损伤。

细胞位置调节的方法主要通过吸持管，光镊，磁场，超声波，微流体来移动细胞到固定位置。其中，吸持管和光镊需要在视觉下处理，而且激光对细胞有一定影响，不适合生物实验。而磁场法操作较为复杂，且磁场对生物细胞的影响尚未明。超声波对细胞的损伤较大，不适合生物实验。而最常用的是微流体吸附平台，通过微孔抽离液体，从而带动微粒移动，最终吸附到微孔上。但是吸附到微孔上的细胞姿态是随意的，且吸附后姿态难以调整。

细胞姿态调节方法分为机械接触式位姿调节法和非接触式位姿调节法。机械接触式位姿调节法对于操作者的经验依赖度高，操作复杂且成功率低。非接触式位姿调节法包括激光法、电场法、磁场法、超声波法、微流控法等，上述非接触式细胞微操作技术具有可实现细胞任意角度调节的优越性,但存在一个共同不足,不能为微注射针穿刺细胞膜提供稳定支撑。其中，激光法通常需要搭建专用的激光发生及其辅助装置，造价非常高，而且激动对细胞有一定影响，因此难以推广使用。电场法中，采用电场让细胞在两个正交面内分别旋转以此来实现细胞三维姿态调节，但在平台的搭建和调试上将十分困难，限制了其实际的应用。磁场法和超声波法如上述所说，不适合生物实验。微流体法细胞位姿调节技术是采用流体运动产生的压力、粘性力等驱动细胞运动的原理来进行来操作。在水平面和竖直平面分别各有1对相互偏置的微管道，通过喷吐等速的流体推动细胞滚动，从而实现细胞姿态的调节，接着通过吸持管固定后注射。该方法缺点是如果细胞的尺寸、大小变化，溶液粘性有所不同的时候，需要对固定的两根玻璃微管及其流量进行重新调整甚至重新设计，对此，华南理工大学对此进行了优化，通过使用音圈马达控制微管伸缩调整，从而满足不同尺寸细胞的要求。但是，缺点仍然存在，位姿调节完成后，在进行后续操作前需要进行细胞的吸持操作，这极易再次改变细胞已经调整好的方向，对后续操作较为不利。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种细胞位姿调节芯片和装置，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型实施例公开了一种细胞位姿调节芯片，包括依次叠加的基底层、微通道层、电极层和微流体腔层，所述电极层上开设有至少一个微孔，每个微孔的四周绕设有一个可以产生负介电泳、行波介电泳和电旋转介电泳的微电极， 所述微通道层上形成有微流道，所述微流道的一端连通于所述微孔，另一端与真空吸附装置连接，所述微流体腔层于所述微电极的对应位置上形成有微槽。

优选的，在上述的细胞位姿调节芯片中，所述每个微电极包括呈螺旋状绕设于所述微孔四周的四个信号电极。

优选的，在上述的细胞位姿调节芯片中，所述微电极的中部围成一中空区域。

优选的，在上述的细胞位姿调节芯片中，所述每个信号电极靠近所述微孔的一端分别与一半椭圆状电极连接。

优选的，在上述的细胞位姿调节芯片中，所述每个信号电极的宽度为20~40μm，所述相邻两个信号电极之间的间距为20~40μm。

优选的，在上述的细胞位姿调节芯片中，所述信号电极远离所述微孔的一端与模拟开关连接。

优选的，在上述的细胞位姿调节芯片中，所述电极层包括ITO玻璃以及形成于所述ITO玻璃侧边的PCB电路板，所述微电极形成于所述ITO玻璃的上表面，所述PCB电路板的边缘设置有4个信号输入端，该4个信号输入端分别通过形成于所述PCB电路板上的导电线路连接于所述4个信号电极，所述模拟开关设置于所述PCB电路板上。

本实用新型实施例还公开了一种细胞位姿调节装置，包括：

细胞位姿调节芯片；

双通道可同步信号发生器；

反相器，接收来自双通道可同步信号发生器的正弦波，并将其分成0°、90°、180°和270°的4路正弦波信号，然后输送至细胞位姿调节芯片的微电极；

倒置的显微镜与CCD，采集细胞位姿调节芯片上细胞的图像，并将该图像通过视频采集卡反馈给计算机；