基于介电泳的细胞筛选装置及其筛选方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于介电泳的细胞筛选装置，属于细胞过滤分选技术领域。该装置包括ITO玻璃基底层、3D电极层、PDMS盖片层。所设计的3D电极层由两排电极组成，其中每四个小长方体电极与大长方体电极相对应布置在芯片通道两侧，从而产生非均匀的电场。通过对电极的设计，利用介电泳力，使目标微细胞受正介电泳力，非目标细胞受负介电泳力，通过该装置使样品细胞在分离通道内做“正弦曲线”流动，在样品细胞靠近小长方体电极时，目标细胞受到更强正介电泳力，将沿靠近电极的流道流出，从而使目标细胞更好从样品细胞中筛选出来，实现细胞的高效分离。

【技术实现步骤摘要】
基于介电泳的细胞筛选装置及其筛选方法
本专利技术属于细胞过滤分选
，涉及一种基于介电泳效应的细胞多级筛选装置及其筛选方法。
技术介绍
微流控芯片近年来在各个领域中获得了越来越多的关注，比如，化学分析、单细胞分析、医疗诊断和组织工程等领域。它的巨大优势在于简单快速的加工过程，缩短了分析时间，检测小容量样品的高灵敏度以及可实现多功能集成化等。而基于微流控芯片对生物颗粒或者细胞进行操纵和分离，在生物医疗、临床诊断、食物细菌检测以及环境监测等领域具有重要的影响，因而得到了众多学者的研究。基于微流控进行颗粒或者细胞分离的方法通常包括光学、磁场、声场以及电场方法，而在电场方法中，介电泳(Dielectrophoresis，DEP)的方法被广泛应用于微纳米颗粒或者细胞的分离。介电泳是指，基于颗粒和溶液的不同特性，颗粒在非均匀电场下的运动。然而当所需分离微纳米颗粒或细胞含量极少时，介电泳分离方法面临着集成度低、捕获率低的缺陷。
技术实现思路
为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术提供一种基于介电泳的细胞筛选装置(分离芯片)，通过设计非均匀的电场，利用介电泳力，使样品细胞做“正弦曲线”流动时，从中筛选出目标细胞。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种基于介电泳的细胞筛选装置，包括ITO玻璃基底层、3D电极层、PDMS盖片层；所述ITO玻璃基底层设有两排ITO电极，包括ITO电极Ⅰ与ITO电极Ⅱ，可将其作为电源线与3D电极层之间的导线；所述3D电极层积淀在ITO玻璃基底层，与ITO玻璃基底层设置的ITO电极相连；所述PDMS盖片层与积淀3D电极层的ITO玻璃基底层键合；所述3D电极层由两排3D电极组成，其中一排3D电极由第二组3D电极、第四组3D电极、第六组3D电极、第八组3D电极组成；另一排3D电极由第一组3D电极、第三组3D电极、第五组3D电极、第七组3D电极组成，所述3D电极层的两排3D电极分别与ITO玻璃基底层的两排ITO电极对应连接；所述PDMS盖片层一端设有与液体注射泵相连的圆形入口腔，中间为分离通道，另一端设有圆形出口腔Ⅰ、圆形出口腔Ⅱ和圆形出口腔Ⅲ，所述圆形入口腔、圆形出口腔Ⅰ、圆形出口腔Ⅱ和圆形出口腔Ⅲ为敞口式。所述的3D电极层的两排3D电极其中每四个小长方体电极与大长方体电极相对应布置在分离通道两侧，从而产生非均匀的电场。所述ITO电极Ⅰ与ITO电极Ⅱ由ITO玻璃基底表面的ITO导电膜腐蚀后留存得到；所述ITO电极Ⅰ与ITO电极Ⅱ厚度均为200nm。所述3D电极层中第一组3D电极、第四组3D电极、第五组3D电极、第八组3D电极均是由大小相同的四个小长方体电极组成；第二组3D电极、第三组3D电极、第六组3D电极、第七组3D电极均是由相同的大长方体电极组成。所述3D电极层4的顶面、侧面和后面与PDMS连接，前面分离通道18一起作为通道壁的一部分。所述3D电极层中两排3D电极之间间距为70um～150um，每组3D电极之间间距为70um～200um，3D电极层厚度30um～60um。所述第一组3D电极、第四组3D电极、第五组3D电极、第八组3D电极中每个小长方体电极宽70um～120um长1mm～2mm，小长方体电极之间间距70um～120um。第二组3D电极、第三组3D电极、第六组3D电极、第七组3D电极的宽490um～840um长1mm～2mm。所述圆形出口腔Ⅰ和圆形出口腔Ⅲ对称设置于出口腔Ⅱ的两侧。本专利技术还提供一种利用上述装置的筛选方法，包括如下步骤：A、将细胞样品溶液放入离心管中通过离心处理，加入缓冲液，摇匀，重复多次，得到细胞悬液，将该细胞悬液以实验缓冲液稀释至所需浓度；B、通过注射泵中抽入适量实验缓冲液，通过导管连接分离芯片的圆形入口腔，注入分离通道中，排净分离通道中的空气，以防3D电极上、微通道边缘形成气泡；C、通过注射泵中抽入适量处理后的细胞悬液，通过导管连接分离芯片的圆形入口腔，注入分离通道中，同时开启信号源，通过调节电压与频率，使目标细胞从圆形出口腔Ⅰ、圆形出口腔Ⅲ流出，非目标细胞从圆形出口腔Ⅱ，从而实现细胞的高效分离。与现有技术相比，本专利技术有益效果为：通过对电极的设计，产生非均匀的电场，利用介电泳力，使目标微细胞受正介电泳力，非目标细胞受负介电泳力，通过多级筛选装置使样品细胞做“正弦曲线”流动，在样品细胞靠小长方体电极时，目标细胞在受到更强正介电泳力，沿靠近电极的流道流出，从而使目标细胞更好从样品细胞中筛选出来，实现细胞的高效分离。本专利技术克服了对含量极少目标细胞进行分离时，介电泳分离方法的集成度低、捕获率低等缺陷。另外，本系统的芯片结构简单、加工方便，具有操作简单、自动化程度高等优点，可用于稀有细胞生物学研究、疾病早期诊断与治疗等领域。附图说明本专利技术共有附图4幅，其中：图1为基于介电泳的细胞筛选装置整体结构示意图。图2为ITO玻璃基底层的结构示意图。图3为3D电极层的结构示意图。图4为PDMS盖片层的结构示意图。其中：1、ITO玻璃基底层，2、ITO电极Ⅰ，3、ITO电极Ⅱ，4、3D电极层4，5、第一组3D电极，6、第二组3D电极，7、第三组3D电极，8、第四组3D电极，9、第五组3D电极，10、第六组3D电极，11、第七组3D电极，12、第八组3D电极，13、PDMS盖片层，14、圆形入口腔，15、圆形出口腔Ⅰ，16、圆形出口腔Ⅱ，17、圆形出口腔Ⅲ，18、分离通道。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的说明；下面所述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。如图1-4所示，一种基于介电泳的细胞筛选装置，包括ITO玻璃基底层1、3D电极层4、PDMS盖片层13；所述ITO玻璃基底层1设有两排电极，利用ITO玻璃上ITO薄膜使用湿法刻蚀的方法制作而成，包括ITO电极Ⅰ2与ITO电极Ⅱ3，作为电源线与3D电极层4之间的导线；所述3D电极层4积淀在ITO玻璃基底层1，与ITO玻璃基底层1的ITO电极相连；所述PDMS盖片层13与积淀3D电极层4的ITO玻璃基底层1键合；所述3D电极层4通过清洗、压膜、曝光、显影的操作方法，使干膜在电极加工过程中作为凹模使用，用于AgPDMS的填充，然后固化形成3D电极结构；其中一排3D电极由第二组3D电极6、第四组3电极8、第六组3D电极10、第八组3D电极12组成；另一排3D电极由第一组3D电极5、第三组3D电极7、第五组3D电极9、第七组3D电极11组成，所述3D电极层4的两排3D电极分别与ITO玻璃基底层1的两排ITO电极对应连接；所述PDMS盖片层13是先光刻后转印的方法制作而成，所述PDMS盖片层13一端设有与液体注射泵相连的圆形入口腔14，中间为分离通道18，另一端设有圆形出口腔Ⅰ15、圆形出口腔Ⅱ16和圆形出口腔Ⅲ17，所述圆形入口腔14、圆形出口腔Ⅰ15、圆形出口腔Ⅱ16和圆形出口腔Ⅲ17为敞口式。所述ITO电极Ⅰ2与ITO电极Ⅱ3厚度均为200nm。所述3D电极层4中第一组3D电极5、第四组3D电极8、第五组3D电极9、第八组3D电极12均是由大小相同的四个小长方体电极组成；第二组3D电极6、第三组3D电极7、第六组3D电极10、第七组3D电极11均是由大小相同的一个大长方体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于介电泳的细胞筛选装置，其特征在于：包括ITO玻璃基底层(1)、3D电极层(4)、PDMS盖片层(13)；所述ITO玻璃基底层(1)设有两排ITO电极，包括ITO电极Ⅰ(2)与ITO电极Ⅱ(3)，作为电源线与3D电极层(4)之间的导线；所述3D电极层(4)积淀在ITO玻璃基底层(1)，与ITO玻璃基底层(1)的ITO电极相连；所述PDMS盖片层(13)与积淀3D电极层(4)的ITO玻璃基底层(1)键合；所述3D电极层(4)由两排3D电极组成，其中一排3D电极由第二组3D电极(6)、第四组3电极(8)、第六组3D电极(10)、第八组3D电极(12)组成；另一排3D电极由第一组3D电极(5)、第三组3D电极(7)、第五组3D电极(9)、第七组3D电极(11)组成，所述3D电极层(4)的两排3D电极分别与ITO玻璃基底层(1)的两排ITO电极对应连接；所述PDMS盖片层(13)一端设有与液体注射泵相连的圆形入口腔(14)，中间为分离通道(18)，另一端设有圆形出口腔Ⅰ(15)、圆形出口腔Ⅱ(16)和圆形出口腔Ⅲ(17)，所述圆形入口腔(14)、圆形出口腔Ⅰ(15)、圆形出口腔Ⅱ(16)和圆形出口腔Ⅲ(17)为敞口式。...

【技术特征摘要】
1.一种基于介电泳的细胞筛选装置，其特征在于：包括ITO玻璃基底层(1)、3D电极层(4)、PDMS盖片层(13)；所述ITO玻璃基底层(1)设有两排ITO电极，包括ITO电极Ⅰ(2)与ITO电极Ⅱ(3)，作为电源线与3D电极层(4)之间的导线；所述3D电极层(4)积淀在ITO玻璃基底层(1)，与ITO玻璃基底层(1)的ITO电极相连；所述PDMS盖片层(13)与积淀3D电极层(4)的ITO玻璃基底层(1)键合；所述3D电极层(4)由两排3D电极组成，其中一排3D电极由第二组3D电极(6)、第四组3电极(8)、第六组3D电极(10)、第八组3D电极(12)组成；另一排3D电极由第一组3D电极(5)、第三组3D电极(7)、第五组3D电极(9)、第七组3D电极(11)组成，所述3D电极层(4)的两排3D电极分别与ITO玻璃基底层(1)的两排ITO电极对应连接；所述PDMS盖片层(13)一端设有与液体注射泵相连的圆形入口腔(14)，中间为分离通道(18)，另一端设有圆形出口腔Ⅰ(15)、圆形出口腔Ⅱ(16)和圆形出口腔Ⅲ(17)，所述圆形入口腔(14)、圆形出口腔Ⅰ(15)、圆形出口腔Ⅱ(16)和圆形出口腔Ⅲ(17)为敞口式。2.根据权利要求1所述基于介电泳的细胞筛选装置，其特征在于：所述ITO电极Ⅰ(2)与ITO电极Ⅱ(3)厚度均为200nm。3.根据权利要求2所述基于介电泳的细胞筛选装置，其特征在于：所述3D电极层(4)中第一组3D电极(5)、第四组3D电极(8)、第五组3D电极(9)、第八组3D电极(12)均是由...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊生，姜宗，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21