基于三维石墨烯界面电极的细胞动态特性监测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于三维石墨烯界面电极的细胞动态特性监测系统及方法，具体涉及微流控芯片、PCB板、阻抗仪、注射系统、电流放大器、带有CCD的倒置显微镜等部分。通过对单个细胞/两个细胞在整个生命周期(捕获、黏附、迁移、增殖分化)内细胞阻抗变化的实时采集和细胞表面形貌的实时监测，探究单个癌细胞以及两个癌细胞之间的相互作用在癌变不同阶段的细胞内部状态和表面形貌对应的生理特征，为探究细胞生物学提供了新思路和新研究技术。与传统的金电极相比，本发明专利技术系统所采用的石墨烯电极的单细胞传感性能平均提高100％,双细胞传感性能平均提高50％。

Cell dynamic characteristics monitoring system and method based on three dimensional graphene interface electrode

The invention provides a cell dynamic characteristic monitoring system and method based on three-dimensional graphene interface electrode, and specifically relates to microfluidic chip, PCB board, impedance instrument, injection system, current amplifier, inverted microscope with CCD, etc. Based on the single cell / two cells in the whole life cycle (capture, adhesion, migration, proliferation and differentiation) and cell surface morphology acquisition and real-time monitoring in real-time cell impedance change, physiological characteristics and surface morphology of the internal state of cells corresponding to explore the interactions between single cancer cells and two cancer cells in different stages of carcinogenesis the study provides new ideas and new technologies for the study of cell biology. Compared with the traditional gold electrode, the single cell sensing performance of the graphene electrode adopted by the system increased by 100% and the average cell performance of two cells increased by 50%.

【技术实现步骤摘要】
基于三维石墨烯界面电极的细胞动态特性监测系统及方法
本专利技术属于微流控细胞研究领域，具体涉及一种基于三维石墨烯界面电极的细胞动态特性监测系统及方法。
技术介绍
细胞是生物体基本的结构和功能单位，细胞是最基本的生命系统。传统的细胞研究通常以大量细胞样本为对象，期望获得同类细胞的普遍性质。然而，同一类型的细胞之间也或多或少存在差异，由于细胞与细胞之间具有相互作用。这种分析实际上仅能提供细胞整体样本的平均响应，而忽略了单个细胞的详细信息。因此，设计一种微流控芯片，应用于对单个细胞传感性能的研究是至关重要的。微流控芯片技术是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械学科交叉的崭新研究领域。近些年发展起来的微流控技术为细胞操控及分析提供了新的发展思路。基于微尺度下不同的物理化学原理，科学家已发展出具有各种功能和不同应用的微流控细胞芯片。目前，用于芯片上细胞分离和捕获的手段涉及光、电、声、磁、流体力学、机械加工以及化学方法等众多领域，主要分为接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三维石墨烯界面电极的细胞动态特性监测系统，其特征在于，该系统包括：微流控芯片、PCB板、阻抗仪、注入系统、带有CCD的倒置显微镜。所述微流控芯片包括由两个储液槽(22)和位于两个储液槽(22)之间的测试流道(21)构成H形PDMS流道，以及布置在测试流道中的子芯片；两个储液槽(22)和测试流道(21)分别具有盖板，储液槽的槽壁或密封该储液槽的盖板具有开孔，其中一开孔与所述注入系统相连；所述子芯片包括设置在其对称轴上的中心参考电极(20)，以及对称布置于中心参考电极(20)两侧的一个或多个相互独立的细胞电极(10)；两侧细胞电极的捕获方向相反，且垂直于中心参考电极(20)，一侧构成工作电...

【技术特征摘要】
1.一种基于三维石墨烯界面电极的细胞动态特性监测系统，其特征在于，该系统包括：微流控芯片、PCB板、阻抗仪、注入系统、带有CCD的倒置显微镜。所述微流控芯片包括由两个储液槽(22)和位于两个储液槽(22)之间的测试流道(21)构成H形PDMS流道，以及布置在测试流道中的子芯片；两个储液槽(22)和测试流道(21)分别具有盖板，储液槽的槽壁或密封该储液槽的盖板具有开孔，其中一开孔与所述注入系统相连；所述子芯片包括设置在其对称轴上的中心参考电极(20)，以及对称布置于中心参考电极(20)两侧的一个或多个相互独立的细胞电极(10)；两侧细胞电极的捕获方向相反，且垂直于中心参考电极(20)，一侧构成工作电极，另一侧构成对电极；工作电极、对电极、参考电极分别与阻抗仪相连，阻抗仪向参比电极输出电信号，以施加电场；同时获取工作电极和对电极采集的细胞信号。所述细胞电极(10)包括电极底座(11)和位于电极底座(11)上的捕获槽(12)，所述捕获槽(12)由多个微电极组成，相邻的微电极之间具有5μm的缝隙(13)；多个微电极有序排列构成一个垂直于电极底座(11)的类弧形捕获面，其弧线为沿短轴分割的半椭圆；且所述电极底座(11)包括金层和位于金层上表面的石墨烯层(14)，所述捕获结构的弧形捕获面覆盖有石墨烯层(14)，石墨烯层(14)与金层导通；所述石墨烯层(14)具有和细胞表面的丝状伪足相匹配的微纳褶皱和纹理结构。电极底座(11)中的金层通过引线与布置在芯片边缘的接线端子相连，以连接阻抗仪，倒置显微镜的镜头对准子芯片。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述细胞电极(10)为单细胞电极或双细胞电极，对于单细胞电极，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈本永，刘爱萍，王夏华，吴化平，邢赟，许为中，周奇，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33