[发明专利]一种基于确定性侧向位移和介电泳技术联用的微藻与细菌分选装置

说明书

本发明公开了一种基于确定性侧向位移和介电泳技术的微藻与细菌分选装置，属于细胞过滤分选技术领域。该装置包括PDMS盖片层，ITO电极层，玻璃基底层。所述PDMS盖片层包括确定性侧向位移分选模块，缓冲防堵塞模块，和介电泳阵列分选模块，确定性侧向位移分选模块能够根据尺寸对微藻细胞和细菌实现初步分离，缓冲防堵塞模块通过设计的箭头形微柱阵列防止细胞聚团和逆流，介电泳阵列分选模块通过设计的并列的8通道介电泳分选阵列实现高通量分选，并解决了确定性侧向位移分离与介电泳分离所需流速不匹配的问题，通过设计的梳状电极和麦穗状电极为细胞提供强而稳定的介电泳力，从而实现微藻细胞与残留细菌的高精度、高效率分离。

技术领域

本发明属于细胞过滤分选技术领域，具体涉及一种基于确定性侧向位移和介电泳技术联用的微藻细胞与细菌多级分选装置。

背景技术

微流控芯片技术是将样品的制备、反应、分选、检测等基本操作集成到微尺度的通道中，并自动完成分析和处理过程。具有所用样品量少，体积小，成本低，效率高，携带方便，易于集成等优点，已广泛应用于生物、医学、化学、农业、食品、环境、航海等各个研究领域。

微流控微粒分离技术主要分为主动式分离和被动式分离两大类。主动式分离方法常见的技术有介电泳分离技术、光分离技术、声波分离技术、磁分离技术等，这些方法都需要添加外部作用场来实现粒子的操控。被动式分离方法主要依靠流场的特性，以及粒子本身的尺寸，硬度等物理特性实现分离，主要包括微结构过滤技术、惯性分离技术、以及确定性侧向位移(DLD)分离技术等。但是，每种分离方法都有其局限性，比如分离纯度不高、通量偏低、制作复杂等问题。对于细菌等复杂情况的细胞分离领域，只采用单一技术难以实现有效分离。多技术联用可以综合不同技术的优点，是解决复杂条件下细胞分离的一种有效方法。

综上所述，结合多种技术设计一种高通量、高精度的微藻细胞与细菌多级分选装置及方法具有十分重要的意义。

发明内容

为了克服现有单一技术的缺点与不足，采用多种技术联用，本发明提供一种高通量、高精度的微藻细胞与细菌多级分选装置，本发明克服了现有微流控细胞分离技术中通量低、分离精度低、易堵塞、成本高等问题，这将对于微藻分离领域以及船舶压载水检测应用具有重要的科学意义和现实价值。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于确定性侧向位移和介电泳技术的微藻与细菌分选装置，主要包括PDMS盖片层1、ITO电极层2和玻璃基底层3；所述ITO电极层2积淀在玻璃基底层3上，所述PDMS盖片层1与玻璃基底层3紧密键合；所述PDMS盖片层1包括依次连通的DLD(确定性侧向位移)分选模块1-1、缓冲防堵塞模块1-2和DEP(介电泳)阵列分选模块1-3。

进一步地，所述的DLD分选模块包含DLD分选流道、样品入口1-1-1、鞘液入口1-1-2、两个废液出口1-1-8和1-1-9以及微藻细胞流出通道1-1-5，样品入口1-1-1通过左右分支管道与鞘液入口1-1-2的管道汇合于DLD分选流道入口端，DLD分选流道出口端分支为左右两个流阻匹配流道1-1-6和1-1-7以及中间的微藻细胞流出通道1-1-5，左右两个流阻匹配流道1-1-6和1-1-7分别与两个废液出口1-1-8和1-1-9连通；所述DLD分选流道包括位于前部的圆形微柱阵列1-1-3和位于后部的正三角形微柱阵列1-1-4，正三角形微柱阵列1-1-4以DLD分选流道中心轴线呈对称分布，每排正三角形微柱的连线与DLD分选流道中心轴线的夹角为1-10°；微藻细胞流出通道1-1-5的末端与缓冲防堵塞模块1-2连通；

进一步地，所述圆形微柱的直径为50μm，间距为200μm；正三角形微柱边长为55μm，三角形间距为40μm。

进一步地，微藻细胞流出通道1-1-5的末端通过一个突扩结构1-1-10与缓冲防堵塞模块1-2连通。