一种检测循环肿瘤细胞的太赫兹超材料器件制造技术

本实用新型专利技术提供了一种检测循环肿瘤细胞的太赫兹超材料器件，器件以立体太赫兹超材料为主要特征，辅以液体导流区，仅需将少量的血液样本从盖片的入口孔导入，即可利用结构特征过滤掉其中尺寸较小的血液细胞，并将尺寸较大的癌细胞固定在超材料谐振结构的敏感位置，即卡位上。通过比较通入样品前后的光谱变化，即可检测到本样品中的癌细胞。此外，该器件能够实现对癌细胞的单个分离，可用于后续对单个癌细胞的生物研究，继续从光谱中分析获知单个癌细胞在受到外界条件刺激后的性状变化。与现有技术相比，本实用新型专利技术方案传感灵敏度高，用作定点捕获或者监测较大细胞具有显著成效。

【技术实现步骤摘要】
一种检测循环肿瘤细胞的太赫兹超材料器件
本技术涉及医疗检测
，特别涉及一种检测循环肿瘤细胞的太赫兹超材料器件。
技术介绍
循环肿瘤细胞是存在于肿瘤患者外周血中的一类数量稀少却具有重要临床意义的稀有细胞。它是由肿瘤病灶播散进入外周血循环的肿瘤细胞，并在一定条件下可发展为肿瘤转移性病灶。血液中的循环肿瘤细胞提示了体内肿瘤的存在以及可能的转移，而临床上超过90％的癌症死亡都是由转移造成的；同时血液中的循环肿瘤细胞提供了体内除了肿瘤病灶以外的肿瘤细胞的来源，因此从血液中捕获并检测循环肿瘤细胞越来越引起人们的重视。目前从血液中分离循环肿瘤细胞已经是一道难题,益善生物公司研发的CanpatrolCTC检测技术可以解决这一问题,其步骤为先通过红细胞裂解去除红细胞，再利用磁珠分离的方法耗尽白细胞，继而分离出尺寸最大的循环肿瘤细胞。可以看出这一过程分多个步骤，较为繁琐。目前对于分离获得的循环肿瘤细胞的性状表征仍主要以显微镜观测为主，依赖于人工，耗时较多。分离获得的循环肿瘤细胞聚集在一起，仅能够分析其群体特征，很难分析单个癌细胞在脱离了细胞组织之后的个体行为特征。目前大多采用平面结构的太赫兹超材料器件用作感应生物样本的传感器，一方面，不利于利用器件本身的结构特征来捕捉感应物，也不利于将感应物限定在器件的敏感位置（如开口谐振环的开口处）,对于微米级球形感应物，如生物细胞，平面结构中的谐振环结构只能感应到球形的底部,这些问题都会导致传感灵敏度降低；另一方面,平面的太赫兹超材料结构同样不具备过滤分离大小细胞（微粒）的能力,不能从复杂环境中捕获感应物，因此用作传感器，其自动化程度较低。如何开发出能够检测循环肿瘤细胞的光谱器件，是本技术急需解决的。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术提供了一种检测循环肿瘤细胞的太赫兹超材料器件，其技术方案为：包括底片（1）和盖片（2），所述盖片（2）两端分别设有入口孔（2-1）和出口孔（2-2），在底片（1）的上表面分为四个区域，其中外围为封装区(1-4),用于与盖片（2）使用粘合胶封装,内部为微通道，从左至右依次为入口导流区（1-1）、捕捉区（1-2）和出口导流区（1-3），该三个区域依次相连，且均由立体微米结构构成,其微米结构上表面与封装区（1-4）的上表面齐平，微通道底部与封装区的上表面纵向距离为1~31μm,所述入口导流区（1-1）与出口导流区（1-3）均为形状、大小相同的三角形结构，且从顶角至底角分布若干形状相同的微米结构，且每行微米结构等距离排列，相邻两行微米结构交错分布；所述捕捉区（1-2）设置在入口导流区（1-1）和出口导流区（1-3）之间，捕捉区（1-2）为立体太赫兹超材料设计，每个单元结构由一个或多个开口谐振环构成，每个单元结构中设一个卡位，且卡位指向入口导流区，所述单元结构按蜂窝结构规律周期性排布形成阵列，每一行单元结构彼此相接重复排列，且相邻两行的单元结构交错分布；捕捉区（1-2）为正方形，捕捉区（1-2）相对的两个边分别与入口导流区（1-1）和出口导流区（1-3）的底边重合；所述入口导流区（1-1）的顶角与入口孔（2-1）相对，所述出口导流区（1-3）的顶角与出口孔（2-2）相对。入口孔（2-1）和出口孔（2-2）的直径为0.5~1mm，为插入导管所设。进一步地，所述盖片（2）由0.5~1cm厚的石英片组成。进一步地，所述入口导流区（1-1）和出口导流区（1-3）三角形的高为0.3~1cm。进一步地，所述入口导流区（1-1）和出口导流区（1-3）中形状相同的微米结构采用圆柱体结构，其中圆柱体直径为20~100μm，相邻两个圆柱体之间间隙为30~100μm。进一步地，所述捕捉区（1-2）的边长为0.5~1.2cm。进一步地，所述捕捉区（1-2）的单元结构包括单元结构为一对开口相对的谐振环、单元结构为双开口的谐振环和单元结构为多个开口谐振环，相邻两个单元结构中的谐振环之间的最近距离为20~50μm。进一步地，所述单元结构为一对开口谐振环时，其线宽为2~20μm,开口为2~8μm，外环边长或者直径为20~80μm，该对开口谐振环中间间距为8~20μm。进一步地，所述单元结构为双开口谐振环时，其线宽为5~15μm,开口为8~20μm，外环直径为70~90μm。进一步地，所述单元结构为多个开口谐振环时，单元结构由一对开口相对的大谐振环和它们之间的一个或多个小谐振环构成，所述小谐振环用于阻挡癌细胞。进一步地，所述底片（1）的微通道中的微米结构均由1~30μm高的硅和其上层0.1~1μm厚的铝薄膜层构成，封装区（1-4）表层也覆盖同样厚度的铝薄膜层，且入口导流区（1-1）、捕捉区（1-2）、出口导流区（1-3）和封装区（1-4）四个区域的铝薄膜层高度齐平。进一步地，盖片（2）长、宽、高等于底片（1）长、宽、高。本技术还提供了一种检测循环肿瘤细胞的太赫兹超材料器件的制备方法，其底片由0.5cm厚的硅片按照如下步骤制备而成：s1、在清洗好的本征硅(100)衬底上，旋涂光刻胶，采用紫外曝光方法在所述光刻胶上获得具有预定图形的光刻胶结构；s2、采用镀膜方法在所述悬浮的微米结构上沉积一层铝金属薄膜，经过剥离工艺，获得光刻所定义图形的金属结构；s3、采用干法刻蚀方法将所述图形转移至所述本征硅衬底上，得到THz超材料。进一步地，所述s1中本征硅(100)衬底清洗依次采用丙酮、酒精、去离子水进行超声清洗，清洗时间各5~10min，最后用氮气吹干；本征硅(100)衬底清洗后放置于加热板上烘烤5~10min；s1中所述光刻胶为对紫外光敏感光刻胶；旋涂所述光刻胶后，放置于加热板上烘烤1~2min；烘烤温度为180℃；s1中通过修改所述紫外曝光的剂量调节所述THz超材料结构的尺寸精度；曝光后进行显影和定影，显影时间为60s，定影时间为30s。进一步地，所述s2中所述金属薄膜的厚度为0.1~1μm；进一步地，所述s3中所述干法刻蚀方法采用电感耦合等离子体反应刻蚀技术以SF6和O2作为工艺气体；进一步地，腔内气压为20微米汞柱的压强（mTorr），SF6流量为40毫升/分钟（sccm），O2流量为8毫升/分钟（sccm），射频功率为550W，刻蚀时间为6~8min。本技术的有益效果为：本技术提供了一种检测循环肿瘤细胞的太赫兹超材料器件，器件以立体太赫兹超材料为主要特征，辅以液体导流区，仅需将少量的血液样本从盖片的入口孔导入，即可利用结构特征过滤掉其中尺寸较小的血液细胞，并将尺寸较大的癌细胞固定在超材料谐振结构的敏感位置，即卡位上。通过比较通入样品前后的光谱变化，即可检测到本样品中的癌细胞。此外，该器件能够实现对癌细胞的单个分离，可用于后续对单个癌细胞的生物研究，继续从光谱中分析获知单个癌细胞在受到外界条件刺激后的性状变化。与现有技术相比，本技术方案传感灵敏度高，用作定点捕获或者监测较大细胞具有显著成效。附图说明图1为本技术器件结构示意图；图2为本技术实施例1（1-1和1-4毗邻区域）局部放大图；图3为图2中1-1部分的俯视图；图4为本技术实施例1（1-2）立体图；图5为图4俯视图；图6为本技术实施例2（1-1）俯视图；图7为本技术实施例2（1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测循环肿瘤细胞的太赫兹超材料器件，其特征在于，包括底片（1）和盖片（2），所述盖片（2）两端分别设有入口孔（2‑1）和出口孔（2‑2），在底片（1）的上表面分为四个区域，其中外围为封装区(1‑4), 用于与盖片（2）使用粘合胶封装,内部为微通道，从左至右依次为入口导流区（1‑1）、捕捉区（1‑2）和出口导流区（1‑3），该三个区域依次相连，且均由立体微米结构构成,其微米结构上表面与封装区（1‑4）的上表面齐平，微通道底部与封装区的上表面纵向距离为1~31μm,所述入口导流区（1‑1）与出口导流区（1‑3）均为形状、大小相同的三角形结构，且从顶角至底角分布若干形状相同的微米结构，且每行微米结构等距离排列，相邻两行微米结构交错分布；所述捕捉区（1‑2）设置在入口导流区（1‑1）和出口导流区（1‑3）之间，捕捉区（1‑2）每个单元结构由一个或多个开口谐振环构成，每个单元结构中设一个卡位，且卡位指向入口导流区，所述单元结构按蜂窝结构规律周期性排布形成阵列，每一行单元结构彼此相接重复排列，且相邻两行的单元结构交错分布；捕捉区（1‑2）为正方形，捕捉区（1‑2）相对的两个边分别与入口导流区（1‑1）和出口导流区（1‑3）的底边重合；所述入口导流区（1‑1）的顶角与入口孔（2‑1）相对，所述出口导流区（1‑3）的顶角与出口孔（2‑2）相对,入口孔（2‑1）和出口孔（2‑2）的直径为0.5~1mm。...

【技术特征摘要】
1.一种检测循环肿瘤细胞的太赫兹超材料器件，其特征在于，包括底片（1）和盖片（2），所述盖片（2）两端分别设有入口孔（2-1）和出口孔（2-2），在底片（1）的上表面分为四个区域，其中外围为封装区(1-4),用于与盖片（2）使用粘合胶封装,内部为微通道，从左至右依次为入口导流区（1-1）、捕捉区（1-2）和出口导流区（1-3），该三个区域依次相连，且均由立体微米结构构成,其微米结构上表面与封装区（1-4）的上表面齐平，微通道底部与封装区的上表面纵向距离为1~31μm,所述入口导流区（1-1）与出口导流区（1-3）均为形状、大小相同的三角形结构，且从顶角至底角分布若干形状相同的微米结构，且每行微米结构等距离排列，相邻两行微米结构交错分布；所述捕捉区（1-2）设置在入口导流区（1-1）和出口导流区（1-3）之间，捕捉区（1-2）每个单元结构由一个或多个开口谐振环构成，每个单元结构中设一个卡位，且卡位指向入口导流区，所述单元结构按蜂窝结构规律周期性排布形成阵列，每一行单元结构彼此相接重复排列，且相邻两行的单元结构交错分布；捕捉区（1-2）为正方形，捕捉区（1-2）相对的两个边分别与入口导流区（1-1）和出口导流区（1-3）的底边重合；所述入口导流区（1-1）的顶角与入口孔（2-1）相对，所述出口导流区（1-3）的顶角与出口孔（2-2）相对,入口孔（2-1）和出口孔（2-2）的直径为0.5~1mm。2.如权利要求1所述的一种检测循环肿瘤细胞的太赫兹超材料器件，其特征在于，所述盖片（2）由0.5-1cm厚的石英片组成。3.如权利要求2所述的一种检测循环肿瘤细胞的太赫兹超材料器件，其特征在于，所述入口导流区（1-1）和出口导流区（1-3）三角...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱梅，全保刚，宿纪松，刘安成，
申请(专利权)人：泰山学院，
类型：新型
国别省市：山东,37