[发明专利]一种用于细胞膜片钳的微流控细胞吸附芯片

说明书

一种用于细胞膜片钳的微流控细胞吸附芯片，属于微流控相关领域。该芯片包括主通道和膜片钳通道；主通道主要由流体入口、入口主通道、“蛇形”通道、出口主通道和流体出口依次连接构成；“蛇形”通道由多组弯道依次连接构成，每个弯道包括两个弧度通道和一个平直通道，平直通道设置于两个相互对称的弧度通道之间；每个平直通道的左右两端各连通一条膜片钳通道；每条膜片钳通道由内侧的尖端通道与外侧的非尖端通道构成；尖端通道设置在平直通道和非尖端通道的底部，相对称的两条膜片钳尖端通道与平直通道构成“十”字型。本发明不仅可消除已有膜片钳微流控细胞吸附芯片的缺陷，并且可以提升细胞捕获效率，减少需施加的负压值，且制作工艺简单。

技术领域

本发明属于微流控相关领域，涉及到一种用于细胞膜片钳的微流控细胞吸附芯片，可进行单(多)细胞的膜片钳操作。

背景技术

膜片钳技术是目前细胞离子通道和膜电位测量的金标准，是指将尖端直径为1微米左右的玻璃微电极放置到细胞膜表面，通过负压吸引实现电极尖端和细胞膜之间的紧密封接，使电极内外在电极尖端与细胞膜连接位置电学绝缘，在此基础上实现细胞膜电位的固定控制，然后对电极尖端面积仅为几平方微米的小片细胞膜上一个或几个离子通道的电流进行记录，从而实现记录和研究单个蛋白质离子通道的目的。近几年，为了研究活体细胞膜的离子通道特性和药物治疗中涉及到的离子通道，比如糖尿病和心脏病等，膜片钳技术已被广泛应用于电生理学和生命科学等领域。尽管膜片钳技术很有价值，但其操作过程费时费力，对于需求量大的实验来说此方法效率较为低下。人工操作玻璃微电极的膜片钳技术需要专业熟练的技术人员，且一个训练有素的专业技术人员，一天内也仅能捕获15个左右的细胞。由于玻璃微管、细胞基质、甚至目标细胞在操作时都可能由于手抖而发生移动，形成的电极-细胞膜紧密封接在人工操作样品细胞时容易遭到破坏。此外，溶液的流动也可能会造成一定干扰。虽然目前商业上有(半)自动操作的膜片钳设备，但价格较为昂贵，且不能完全避免操作繁琐、实验易受干扰等弊端。

近年来微流控装置以其独特的优势如微型化、集成化、样品用量少等，在生物和化学领域得到广泛应用，具体包括生化分析、医学诊断、基因检测以及药物开发等。微流控技术不仅能精确操作单个细胞，实现对其行为的实时监测，并且能避免使用操作繁琐、难度较大的玻璃微电极。使用软光刻技术利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)制作的膜片钳微流控细胞吸附芯片，其制作工艺简单且成本低廉，并且由于材料的透明性和可近距离放置孔径的能力使其在科学研究中具有极大优势。有研究表明，采用微流控技术设计微通道对细胞进行吸附形成高阻密封最快可在几秒内完成，慢的也可在1小时内完成，比人工操作的传统玻璃微电极(平均时间需要1小时)更高效。因此，利用微流控技术设计的膜片钳细胞吸附芯片避免了人工操作细胞的复杂性和高专业技术要求，并可在某种程度上达到盲操作。且电极的放置可远离细胞，消除了电极和细胞间的不良影响，与传统的玻璃微电极膜片钳相比有一定优势。但目前的微流控膜片钳技术存在捕获效率不够高，并且需要施加的负压值较大等问题。如P.Lee等人曾设计过圆型通道，但需施加负压值较大(12kPa～18kPa)；BJXu等人曾设计过金字塔形结构，但加工工艺复杂，成本昂贵。因此，如何实现兼具低成本、高捕获率以及仅需施加小负压值即可达到较好捕获效果的微流控膜片钳细胞吸附芯片是仍需解决的问题。

为了提升微流控细胞吸附芯片捕获细胞的效率、减少其需施加的负压值，并且尽量满足加工工艺简单，进而实现高效率低成本的细胞膜片钳研究，本发明设计了一种用于膜片钳的微流控细胞吸附芯片。

发明内容

本发明旨在提供一种应用于细胞膜片钳研究的微流控芯片，不仅可以避免已有膜片钳微流控细胞细胞芯片的缺陷，并且可以提升细胞捕获效率，减少需施加的负压值，且制作工艺简单。

本发明的技术方案：

一种用于细胞膜片钳的微流控细胞吸附芯片，该微流控细胞吸附芯片包括主通道和膜片钳通道；