细胞膜比电容的检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种细胞膜比电容的检测系统，包括一对交叉通道，所述交叉通道的第一通道位于第一方向，第二通道位于与第一方向交叉的第二方向。当细胞受到驱动器驱动，通过细胞流入通道从细胞穿行压缩通道穿行时，阻抗测量模块记录电极间的阻抗变化，结合细胞电学等效模型计算得到该细胞的细胞膜比电容。此外，本发明专利技术还提供了一种细胞膜比电容的检测方法。本发明专利技术有效提高了细胞膜比电容检测通量，同时无需光学检测和图像分析，有效降低成本，简化操作，并且可方便进行并行化扩展，在单通道基础上进一步提高通量。

System and method for detecting cell membrane specific capacitance

The invention provides a detection system for cell membrane specific capacitance, comprising a pair of intersecting channels, wherein the first channel of the cross channel is in the first direction, and the second channel is in the second direction intersecting the first direction. When cells were driven by cells from the cell into the channel, through the channel through compression, impedance measurement module records the impedance between the electrodes, with the cell electrical equivalent model calculated the cell membrane capacitance. In addition, the invention also provides a method for detecting the specific capacitance of the cell membrane. The invention can effectively improve the cell membrane capacitance detection without flux, optical detection and image analysis, effectively reduce the cost, simplify the operation, and can be easily parallelized extension, to further improve the flux in the single channel on the basis of.

【技术实现步骤摘要】
一种细胞膜比电容的检测系统及方法
本专利技术涉及单细胞的电学特性检测领域，尤其涉及一种细胞膜比电容的检测系统及方法。
技术介绍
单细胞电学特性，作为一种重要的单细胞生物物理特性，已经被证明可以用于区分不同的肿瘤细胞和血细胞，同时对于理解细胞功能和状态有着非常重要的意义和潜在价值。在单细胞电学特性的研究中，细胞被等效为一个电容电阻网络，其中双层磷脂结构的细胞膜被等效为电容，主要为电解质的细胞质被等效为电阻。考虑到细胞存在尺寸上的异质性，使用独立于细胞尺寸的单位面积细胞膜电容等参数才能进行细胞间的比较。传统研究细胞电学特性的方法主要有：介电泳法，电致旋转法，膜片钳等。其中介电泳(DEP)只能得到细胞群体特性，无法研究单个细胞的电学特性。电致旋转法(Electrorotation)也是利用了介电泳力，且操作复杂，测量效率极低。膜片钳是一种被广泛应用于电生理学研究的方法，测量精确性依赖于操作中娴熟的封接技术以及测量位置的选择，而且测量单个细胞耗时很长，用于单细胞膜特性测量效率太低。因此，基于传统方法，虽然可以得到群体或者个别单个细胞的电学特性，但是无法得到具有统计学意义数量的单个细胞电学特性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种细胞膜比电容的检测系统，其特征在于，包括：一微流控芯片，包括一绝缘承载体，所述绝缘承载体包括一对交叉通道，所述交叉通道的第一通道位于第一方向，用于供细胞流动，第二通道位于与第一方向交叉的第二方向，用于进行电学测量；一驱动器，与所述第一通道相连，用于驱使细胞定向流动；两个电极，与所述第二通道的两端相连；一阻抗测量模块，其两端分别与所述两个电极相连，用于测量至少两个不同的频率下，电极间的阻抗变化。

【技术特征摘要】
1.一种细胞膜比电容的检测系统，其特征在于，包括：一微流控芯片，包括一绝缘承载体，所述绝缘承载体包括一对交叉通道，所述交叉通道的第一通道位于第一方向，用于供细胞流动，第二通道位于与第一方向交叉的第二方向，用于进行电学测量；一驱动器，与所述第一通道相连，用于驱使细胞定向流动；两个电极，与所述第二通道的两端相连；一阻抗测量模块，其两端分别与所述两个电极相连，用于测量至少两个不同的频率下，电极间的阻抗变化。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一通道包括细胞流入通道，细胞穿行压缩通道和细胞回收通道，所述第二通道包括导电通道和导电压缩通道；所述导电压缩通道与细胞穿行压缩通道交叉，并在两端通过导电通道与电极相连接。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述细胞穿行压缩通道与导电压缩通道交叉形成交叉压缩通道，所述交叉压缩通道沿第一方向的横截面积小于所述交叉压缩通道中细胞的横截面积，沿第二方向的横截面积小于所述被压缩的细胞的横截面积。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述细胞流入通道，细胞穿行压缩通道，导电通道，导电压缩通道和细胞回收通道均充满导电溶液，且所述两个电极均与所述导电通道的导电溶液接触。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述驱动器包括气压驱动器，所述气压驱动器包括正压驱动器或负压驱动器。6.根据权利要求3的系统，其特征在于，所述阻抗变化包括交叉压缩通道的交叉部分无细胞时电极间的阻抗Z总体1和交叉部分有细胞时电极间的阻抗Z总体2。7.根据权利要求6的系统，其特征在于，所述系统还包括一计算模块，与所述阻抗测量模块相连，用于根据所述阻抗变化计算得到细胞膜比电容，计算公式包括：Z总体1＝((R通道1+R通道2)+R通道3)||Z寄生电容R通道3＝r阻*((R通道1+R通道2)+R通道3)Z寄生电容＝1/(2*π*f*C寄生电容*j)Z总体2＝Z寄生电容||((R通道1+R通道2)+(R漏||(R细胞质+Z细胞膜1+Z细胞膜2)))C细胞膜＝0.5C细胞膜1＝0.5C细胞膜2Z细胞膜电容＝1/(2*π*f*C细胞膜电容*j)2*C细胞膜＝C细胞膜比*S导电压缩其中，(R通道1+R通道2)为导电通道和导电压缩通道除交叉部分之外的导电溶液电阻总和，R通道3为交叉压缩通道交叉...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵阳，黄成军，陈健，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11