[发明专利]一种细胞捕获与检测微流控芯片

说明书

本发明公开了一种细胞捕获与检测微流控芯片，包括流道基片和电极基片，其中，流道基片上设有微流道结构，微流道结构包括样品入口、检测微腔和样品出口。样品入口由细胞注入口与缓冲液注入口共同构成，分别用于细胞溶液与磷酸缓冲盐溶液流入，两个注入口汇入同一流道，流道末端逐渐扩张，汇入一开阔腔体，即检测微腔；检测微腔由四条双曲线围合而成，腔体壁面处设有四片双曲线型电极，可以在微腔内产生特殊的交变电场，用以实现细胞捕获与细胞检测，腔体四角设置一个入口与三个出口；样品出口包括两个侧向出口与一个对向出口，侧面出口用于非捕获细胞的流出，对向出口用于调控流场状态。本发明可实现特定种类细胞的捕获与介电检测。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，具体地说，特别涉及一种细胞捕获与检测微流控芯片。

背景技术

微流控技术是对小尺寸流体(通常为亚毫米以下)行为的精确预测、控制和操纵。它是涉及多学科领域的新兴技术手段，适合用于微量液体的传输、混合与检测。由于在亚毫米尺度下的流体主要由表面力支配，其内部运动形式的蠕动流为主，因此，样品溶液中的物质可以受到外界的精确控制，从而实现精准化的样品操控。这一优点使得微流控技术在生物研究领域得到了广泛应用，例如DNA芯片检测、类器官培养、荧光流式细胞筛查等。对于物理手段的细胞筛查与分选，微流控技术也提供了多样的可能性，即任意可以与流场耦合的物理方法均可在微流控技术的基础上得以实现。特别地，基于介电泳的微流控技术凭借其灵活无损的操纵方法、高速精准的操纵效果成为了细胞分选与检测的重要手段。介电泳是一种主动型、无接触的粒子操纵与测量技术，通过不均匀的交流电场对其中的极化颗粒产生力的作用。介电泳技术不仅可以通过很低的电压对介电细胞施加明显的力的作用，同时也可以通过集成化阵列的方式产生大范围的电场，实现高通量细胞分选。

现有的微流控细胞分选与检测技术多局限于生物化学方法，如生物标记荧光表达、生物抗体捕获、免疫磁珠捕获等。然而，上述技术会造成细胞的生物功能与生物特性受到严重影响，导致研究者无法进行后续的生物研究，对临床的治疗手段与用药造成了极大的限制。现有介电泳专利技术如专利CN 106244416 A，局限于电场对微粒的调控，对流场的设计较为简单，忽视流场对粒子运动的影响，也缺少粒子捕获的有效方法。又如专利CN101344518A将介电泳芯片与机器视觉系统集成。同样地，该发明聚焦于电场对粒子的运动控制，系统中仅存在静止流场。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种用于细胞捕获分选与细胞介电特征检测的微流控芯片,除了引入介电泳捕获方法外，同时配合流场聚焦与出入口参数控制，通过电场与流场的耦合实现细胞粒子的高通量捕获与旋转检测。本发明的微流控芯片能从不同细胞的混合样品中捕获目标细胞，在完成捕获后，可进行细胞介电特性的测量，实现细胞捕获与检测一体化功能。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案实现的：

一种细胞捕获与检测微流控芯片，包括电极基片、以及设置在所述电极基片上的流道基片；

所述流道基片上设有微流道结构，微流道结构包括细胞注入口和缓冲液注入口，所述细胞注入口和缓冲液注入口均与入口流道连通；所述入口流道的第一端与所述细胞注入口和缓冲液注入口连通，入口流道的第二端与检测微腔连通；所述检测微腔的第一端与所述入口流道连通，检测微腔的第二端和第三端分别通过一侧向出口流道与一侧向出口连通，检测微腔的第四端通过一对向出口流道与对向出口连通；

所述电极基片上设有电极层，所述电极层的底面与电极基片接触连接，电极层的顶面与流道基片接触连接。

进一步的，所述电极层包括设置于电极基片表面上的第一电极片、第二电极片、第三电极片和第四电极片，其厚度为200纳米。

进一步的，所述细胞注入口、缓冲液注入口、侧向出口和对向出口与外界连通。