[发明专利]一种单细胞介电检测芯片

说明书

本发明涉及一种单细胞介电检测芯片，所述检测芯片通过多层结构键合而成，自上而下包括单细胞分选结构层(1)、单细胞分选微阀结构层(2)和介电检测传感器(3)。本发明可以同时实现单细胞的片上分选和单细胞的片上介电特性无标记的检测，可用于正常细胞和癌细胞的分类以及细胞不同生长周期的分类，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于癌细胞检测领域，特别涉及一种单细胞介电检测芯片。

背景技术

在传统细胞分选和检测方法通常是基于荧光标记以及磁标记的方法，而对于病变的细胞，则是通过病变的细胞产生的生理变化从而引起细胞介电特性变化，通过细胞介电特性的检测来实现细胞分选。细胞中主要的电学性质是依赖于细胞膜和细胞组分(例如，水、离子)。当细胞或者组织发生病变时，细胞的某种特性会发生变化。据报道，癌细胞跨膜电位的降低，这与它们的高有丝分裂活性密切相关。细胞膜的变化，导致细胞外表面电负性增加，从而降低了膜电位。此外,与正常细胞相比，癌细胞具有不同的胞内离子成分,癌细胞被发现有更高浓度的钠和氯以及较高的含水量，但是钾、钙、锌和镁离子的浓度会降低。结合微流控技术与细胞的介电特性检测技术，由于其易于集成且不会改变细胞的生理功能等优势，在细胞分选和鉴定中备受关注，尤其是针对单细胞的分选和鉴定具有重要的作用。但是目前能同时实现单个细胞的捕获与释放，且同时具备介电检测功能的集成传感器相对较少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种单细胞介电检测芯片，该芯片可以同时实现单细胞的片上分选和单细胞的片上介电特性无标记的检测，可用于正常细胞和癌细胞的分类以及细胞不同生长周期的分类。

本发明提供了一种单细胞介电检测芯片，所述检测芯片通过多层结构键合而成，自上而下包括单细胞分选结构层、单细胞分选微阀结构层和介电检测传感器；所述单细胞分选结构层包括互相连通的细胞进样口、缓冲液进样口、过滤结构、多个单细胞分选结构单元以及样品出样口，所述单细胞分选结构单元包括单细胞分选结构和释放结构；所述单细胞分选微阀结构层包括多个与细胞进样口、缓冲液进样口以及单细胞分选结构单元中的释放结构的位置相对应的微阀(并且互相不连通)；所述介电检测传感器包括传感区域，所述单细胞分选结构单元中的单细胞分选结构的位置和传感区域相对应(即键合后单细胞分选结构在传感区域中)。

所述细胞进样口、缓冲液进样口、过滤结构、多个单细胞分选结构单元以及样品出样口通过微流通道连通。

所述单细胞分选结构包括单细胞分选腔、液体流动通道和细胞释放通道。

所述介电检测传感器为叉指电极传感器或者无线射频芯片。

所述无线射频芯片包括叉指电极和无线感应线圈；所述叉指电极和无线感应线圈通过金属桥连接；金属桥和无线感应线圈之间还设有绝缘层。

所述单细胞分选结构层通过光刻和深反应离子刻蚀制备。

所述单细胞分选微阀结构层通过在硅片表面进行SU8光刻胶的光刻制备。

有益效果

(1)本发明通过集成单细胞分选微流控芯片和介电检测传感器来构建单细胞介电检测芯片，可以同时实现单细胞的片上分选和单细胞的片上介电特性无标记的检测，并且可用于正常细胞和癌细胞的分类以及细胞不同生长周期的分类。

(2)本发明通过在单细胞分选结构层和介电检测传感器之间设置单细胞分选微阀结构层，可以实现特定的细胞在单个细胞程度的筛选和释放，此外微阀结构层还可以作为传感器表面的隔离层，使得传感器可以进行重复使用。

(3)本发明通过在传感区域设计多个相同的单细胞分选结构，可以保证传感器表面有单个细胞的捕获，用以保证介电检测的有效性。