[发明专利]一种基于藻类脂质含量的交流-介电泳微藻多级分选装置及方法

说明书

本发明提供一种基于藻类脂质含量的交流‑介电泳微藻多级分选装置及方法。本发明装置分为两层，由上到下依次为微通道层和微电极层。微通道层包括：两个进液口、微流体通道、Ag‑PDMS电极预留孔位以及三个出液口。微电极层由ITO玻璃基底层以及两对镀在其上的Ag‑PDMS电极组成。本装置按照悬浮液流动方向依次设置第一分选区域和第二分选区域。第一分选区域靠近微流控芯片的进液通道一侧，第二分选区域靠近微流控芯片出液通道的一侧，在分选区域设计不对称孔结构，产生高梯度不均匀电场，以实现微藻的多级分选。本发明所述的基于藻类脂质含量的交流‑介电泳微藻多级分选装置及方法可利用介电泳力实现不同脂质含量目标微藻的多级分选。

技术领域

本发明涉及微藻分选技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于藻类脂质含量的交流-介电泳微藻多级分选装置及方法。

背景技术

目前，越来越多生活废水和工业污水的排放造成了严重的环境问题。与传统的污水处理方式相比，利用微藻处理污水具有污染物去除效率高和污水处理类型广泛等诸多优势。微藻的生长繁殖快，利用较高的光合效率可以有效去除污水中的氮、磷、重金属离子(如Hg²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺)、放射性物质(如Sr²⁺)等有害物质。微藻的种类繁多，不同种类的微藻对不同污染物的耐受性不同，导致不同藻种对不同污水的处理能力也天差地别。为了能够高效的处理污水，有必要根据不同藻类的特性，从诸多藻类中分选出所需的藻种。

微藻能够通过光合作用利用阳光和二氧化碳来产生各种生物产品，包括各种高价值的脂质燃料和色素。在联合国可持续发展目标和欧盟生物经济战略中，多次指出利用微藻产生可持续生物燃料的举措具有十分重要意义。虽然基于微藻的生物燃料目前还未表现出其应有的潜力，但随着生物技术和基因生物学的进步，转基因微藻的脂质产量和质量都要高得多。经证明，莱茵衣藻只需减少单个调节因子的表达就可以使其脂质产量翻倍。尽管取得了这些进展，但在鉴定和分选生产力更高的藻种方面仍然存在许多挑战。这些都是微藻生物技术上游技术中必须解决的一些关键问题。然而，这些开发过程往往既耗时又费力，是微生物技术发展的重大瓶颈。另外缺乏快速有效的微藻分选工具和方法，限制了这一领域的快速发展。

目前，流式细胞术是高通量单细胞分析的标准。利用荧光激活细胞进行分选，被广泛用于基于特定目标分子的荧光染色来确定细胞的特征，例如微藻细胞内脂质。除了可以对细胞进行多色荧光分析，流式细胞术还可以直接对细胞成像以确定其表型和特征，使得对细胞亚群的识别和分选更为精确。尽管上述分析方法功能强大，但大多依赖细胞标记，样品准备耗时费力，而且可能会改变细胞的自然特征。此外，基于流式细胞术的方法需要昂贵的仪器设备，这进一步限制了它的应用。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种基于藻类脂质含量的交流-介电泳微藻多级分选装置及方法。本发明无需对目标藻种进行标记，即可实现快速、准确的分选。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于藻类脂质含量的交流-介电泳微藻多级分选装置，包括：微通道层和微电极层；

微通道层上设置有主通道，主通道的一端连通有第一进液通道、第二进液通道，主通道的另一端连通有第一出液通道、第二出液通道；主通道的一侧壁连通有间隔设置的第一通孔和第二通孔；主通道的另一侧壁连通有间隔设置的第一电极凹槽和第二电极凹糟；第一通孔连通有第三出液通道；第三出液通道连通有第三电极凹槽，第二通孔连通有第四电极凹槽；

微电极层由ITO玻璃基底层以及分别镀在ITO玻璃基底层上的第一Ag-PDMS电极、第二Ag-PDMS电极、第三Ag-PDMS电极以及第四Ag-PDMS电极组成；第一Ag-PDMS电极、第二Ag-PDMS电极、第三Ag-PDMS电极以及第四Ag-PDMS电极分别对应设置在第一电极凹槽、第二电极凹糟、第三电极凹槽以及第四电极凹槽内；