[发明专利]一种气泡辅助声波重组壳层结构的系统及方法

说明书

本发明公开了一种气泡辅助声波重组壳层结构的系统，包括：气泡生成模块，包括微流控芯片与第一进口；微流控芯片设有微流控通道，第一进口与微流控通道连接；第一进口用于将一定浓度的水凝胶输送至微流控通道，形成气泡核；气泡尺寸控制模块，包括高频压电片，用于产生高频率声波，使气泡长大；细胞操纵模块，包括第二进口和低频压电片，第二进口用于将经过预处理的细胞及水凝胶输送至微流控通道，低频压电片用于产生低频率声波，使样品中的细胞围绕气泡团聚形成球面；信号发生器，用于向所述的高频压电片和低频压电片输入相应的信号；固化模块，用于在细胞团聚完成后固化样品中的水凝胶。本系统结构简单，可通过声波精确操控细胞重组壳层结构。

技术领域

本发明涉及微纳物质操控领域，具体涉及一种气泡辅助声波重组壳层结构的系统及方法。

背景技术

微纳物质操控是各个领域都迫切需要的工具，尤其是生命科学领域。接触式工具来到微米级别，精准度和便携性都极大降低，无法施展。非接触式是理想工具，包括光、磁、电、声等都可以产生非接触力学效应。但是其中声力在生命体操控中受到最大关注，也具有最好的应用前景。

微流控技术是一个跨学科的新领域，近年来发展迅速。微流控芯片具有尺寸小，成本低，高度集成化等优点，在微米尺度对流体和细胞有着很好的操控检测等优势。近几年，接触式工具气泡凭借简单、绿色友好的特点在微流控中得到广泛的关注。尤其气泡结合声场会产生很多协同作用，可以用于相较于单独的声场对粒子进行更复杂的控制。如进行药物的输送，细胞的分选和图案化。然而，在微流控中对气泡进行有效利用还存在很多限制，如对气泡的尺寸和位置的可控。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气泡辅助声波重组壳层结构的系统，丰富了细胞由操作排列而成的空间形态，提供了一种新的排列方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种技术方案：该系统包括：

气泡生成模块，包括微流控芯片与第一进口；微流控芯片设有微流控通道，第一进口与微流控通道连接；第一进口用于将一定浓度的水凝胶输送至微流控通道，形成气泡核；所述微流控通道由第一层空腔阵列以及第二层方形空腔组成，第一层空腔阵列与第二层方形空腔相通，且第一层空腔阵列位于第二层方形空腔上方；

气泡尺寸控制模块，包括高频压电片，用于产生高频率声波，使微流控通道中气泡长大，并通过调整高频率声波的作用时间实现对气泡尺寸的控制；

细胞操纵模块，包括第二进口和低频压电片，第二进口用于将经过预处理的细胞及水凝胶输送至微流控通道，低频压电片用于产生低频率声波，利用气泡表面反射的声辐射力，结合流体的曳力使得样品中的细胞围绕气泡团聚形成球面；

信号发生器，用于向所述的高频压电片和低频压电片输入相应的信号；

固化模块，用于在细胞团聚完成后固化样品中的水凝胶，形成壳层。

按上述方案，所述第一层空腔阵列高度为50μm，由5×5阵列的圆柱形单元构成，单元的截面圆半径为50μm，单元之间距离为700μm。

按上述方案，所述第二层方形空腔高度为250μm。

按上述方案，所述微流控通道还连接有样品出口。

按上述方案，所述第一进口与第二进口一端与微流控通道连接，另一端连接有一微流泵。

按上述方案，该系统还包括一载玻片，所述微流控芯片、高频压电片以及低频压电片均固定于载玻片上。

按上述方案，所述高频压电片通过第一正极信号输入端和第一负极信号输入端与功率放大器连接，低频压电片通过第二正极信号输入端和第二负极信号输入端与功率放大器连接；功率放大器与信号发生器连接。

一种气泡辅助声波重组壳层的方法，包括以下步骤：

S1、配制5％的水凝胶，分为两份；