一种用于观测细胞迁移的大序列芯片及其制作和使用方法技术

本发明专利技术提供了一种用于观测细胞迁移的大序列芯片，包括：加电部分，依次包括负电极底座、负电极阵列、绝缘层以及正电极，其中，负电极阵列包括多个加电小柱；芯片部分，依次包括小室层、SiO2镀膜层、正电极层以及基底，其中，小室层为多孔板状结构，在多孔板的每一孔的中心，SiO2镀膜层设有通孔，通孔贯通至正电极层，在硫醇溶液中浸泡芯片，以使通孔内的正电极层表面生成PEG膜。另外本发明专利技术还提供了一种大序列芯片的制作和使用方法。通过将芯片部分的电极一体化使得键合在其上的每一小室中的电压相同，通过加电小柱后每一小室中的去硫醇化效果相同，减少实验误差，同时芯片电极不局限于金或铂，凡是能导电且能和硫醇反应的材料均可作为芯片电极。

【技术实现步骤摘要】
一种用于观测细胞迁移的大序列芯片及其制作和使用方法
本专利技术属于细胞迁移
，尤其涉及一种用于观测细胞迁移的大序列芯片及其制作和使用方法。
技术介绍
细胞迁移技术广泛应用于组织器官生成、组织损伤修复等众多领域中，细胞迁移功能失调会导致肿瘤细胞侵袭或转移等后果，因此通过促进或抑制细胞迁移可影响某些疾病的转移和发展，因此研究细胞的迁移具有重要意义。常用的测定细胞迁移的方法有细胞趋化小室法(BoydenChamber)以及划痕法，前者主要由上、下两室组成，该结构难以观测细胞迁移的中间过程，后者则依靠移液枪头在融合细胞上人为划出一道划痕，每次实验的一致性差，判断细胞的迁移能力误差较大。进一步的技术发展中，提出了一种微流控芯片，利用微流控技术可实现精准的平面划痕，解决了上述两种传统方法的缺陷，但这种方法通量普遍较低或无法与现有的细胞实验室友好对接，2015年出现了一种大序列细胞划痕迁移的微流控芯片，首次实现传统技术与微流控技术的结合，该技术利用金(Au)和一种带聚乙醇长链(PEG)功能基团的硫醇分子反应，在金表面形成抗细胞吸附的功能层。接种细胞后，细胞不会在该功能层贴壁生长，而只会在该功能层以外的部分贴壁生长。之后通过给金电极加电的方法去掉硫醇分子，使Au表面又可以让细胞贴壁生长，进而形成细胞划痕。这种方法除了实现精准的平面划痕，也解决了前面两种微流控方法的缺陷，本方法通量高且可与现有的传统细胞实验室友好对接，可以广泛应用到现有的细胞研究实验中。在采用该微流控芯片的过程中发现，一方面现有的加电微流控芯片中每行孔内电极为串联，中间通过细长的金属电极连接，这种电极排布方法的设计使同一行每一孔内电压分布不均匀，导致每个孔的去硫醇的效果有很大的区别，进而增大了实验误差；另一方面现有加电微流控芯片采用金和铂金两种电极，制作工艺复杂且成本较大。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题通过本专利技术的用于观测细胞迁移的大序列芯片及其制作和使用方法，至少解决小室层中每小室中电压分布不均、芯片材料限制的技术问题。(二)技术方案本专利技术一方面提供了一种用于观测细胞迁移的大序列芯片，包括：加电部分，依次包括负电极底座、负电极阵列、绝缘层以及正电极，其中，负电极阵列包括多个加电小柱，多个加电小柱设于负电极底座上，正电极为环形结构，设于负电极阵列的外围，绝缘层设于负电极底座与正电极之间，正电极与电源的正极相连，负电极底座与电源的负极相连；芯片部分，依次包括小室层、SiO2镀膜层、正电极层以及基底，其中，小室层为多孔板状结构，在多孔板的每一孔的中心，SiO2镀膜层设有通孔，通孔贯通至正电极层，在硫醇溶液中浸泡芯片，以使通孔内的正电极层表面生成PEG膜；其中，加电部分与芯片部分配合时，加电小柱设于多孔板的每个孔的中心内，且加电小柱的几何中心与通孔的几何中心重合。可选地，负电极底座以及负电极阵列的材料为金属铜，小室层的材料为聚二甲基硅氧烷。可选地，加电部分的加电小柱的数量与芯片部分的小室层中孔的数量相同。可选地，正电极层的材料为导电材料且与硫醇反应。可选地，负电极阵列中的两个加电小柱的间距以及小室层中每两个小孔的间距相同均与384孔板中每两个小孔的间距相同。本专利技术另一方面提供了一种用于观测细胞迁移的大序列芯片的制作方法，包括：制作小室层；在基底上溅射金生成正电极层；在所述正电极层上溅射SiO2生成SiO2镀膜层；在SiO2镀膜层上制作牺牲层，刻蚀牺牲层和SiO2镀膜层至正电极生成正电极基底，清洗牺牲层；将PDMS小室层与正电极基底键合生成初级芯片；将初级芯片放入硫醇溶液内浸泡预设时间，芯片制作完成；制作加电部分，将加电部分与芯片部分配合生成微流控芯片。可选地，制作小室层具体包括：制作生成多孔板状结构的阳模；浇注阳模，并在预设温度下烘烤使浇注材料固化；翻模得到小室层。可选地，采用PECVD技术在正电极层上溅射SiO2生成SiO2镀膜层。可选地，牺牲层的材料为AZ1500，所述在SiO2镀膜层上制作牺牲层，刻蚀牺牲层和SiO2镀膜层至正电极生成正电极玻璃基底，清洗牺牲层，具体包括：在MIF300显影液中显影，暴露出需刻蚀的SiO2镀膜层位置；投入氢氟酸缓冲液中刻蚀预设时间；取出并放入去离子水中去除氢氟酸缓冲液；放入丙酮溶液去除牺牲层。再一方面本专利技术还提供了一种用于观测细胞迁移的大序列芯片的使用方法，方法包括：在小室层内添加培养基，接种细胞；培养细胞，直至细胞在小室层的表面贴壁生长，更换培养基，去除未贴壁生长的细胞；在芯片上设置加电部分，通电去除PEG膜；再次更换培养基，拍照记录细胞在通孔内金电极层表面的生成数据。(三)有益效果本专利技术提供了一种用于观测细胞迁移的大序列芯片及其制作和使用方法，通过将芯片部分的电极一体化使得键合在其上的每一小室中的电压相同，通过加电小柱后每一小室中的去硫醇化效果相同，减少实验误差，同时芯片电极不局限于金或铂，凡是能导电且能和硫醇反应的材料均可作为芯片电极。附图说明图1示意性示出了本公开实施例的大序列芯片结构示意图，其中，A为加电部分的负电极底座和负电极阵列，B为正电极，C为微流控芯片结构；图2示意性示出了本公开实施例的大序列芯片的芯片部分的结构示意图，其中，A为芯片部分的主视图，B为芯片部分的俯视图，C为芯片部分中一小孔室的仰视图；图3示意性示出了本公开实施例的大序列芯片的制作方法步骤图；图4示意性示出了本公开实施例的大序列芯片的制作方法流程示意图，其中，A为制作小室层的一小孔的氧模示意图，B为浇注阳模示意图，C为倒模得到的小孔示意图，D为溅射金和SiO2镀膜的基底示意图，E为溅射牺牲层刻蚀SiO2镀膜后的基底示意图，F为去除牺牲层后的基底示意图，G为键合小室层和F所得基底的示意图，H为硫醇化过程示意图，I为生成PEG膜后的芯片部分中一小孔的示意图；图5示意性示出了本公开实施例的大序列芯片的使用方法步骤图；图6示意性示出了本公开实施例的大序列芯片的使用方法流程示意图，其中，A为接种细胞完成示意图，B为细胞贴壁生长示意图，C为加电去硫醇示意图，D为细胞在金电极生长示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术一实施例提供了一种用于观测细胞迁移的大序列芯片，包括加电部分和芯片部分，其中：加电部分，依次包括负电极底座、负电极阵列、绝缘层以及正电极，其中，负电极阵列包括多个加电小柱，多个加电小柱设于负电极底座上，正电极为环形结构，设于负电极阵列的外围，绝缘层设于负电极底座与正电极之间，正电极与电源的正极相连，负电极底座与电源的负极相连；芯片部分，依次包括小室层、SiO2镀膜层、正电极层以及基底，其中，小室层为多孔板状结构，在多孔板的每一孔的中心，SiO2镀膜层设有通孔，通孔贯通至所述正电极层，在硫醇溶液中浸泡芯片，以使通孔内的正电极层表面生成PEG膜；其中，加电部分与芯片部分配合时，加电小柱设于多孔板的每个孔的中心内，且加电小柱的几何中心与通孔的几何中心重合。具体的，图1示意性示出了本公开实施例中的大序列芯片结构示意图，如图1所示，该大序列芯片主要包括两部分，加电部分以及芯片部分。加电部分包括负电极底座、负电极阵列、绝缘层以及正电极如图1C所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于观测细胞迁移的大序列芯片，其特征在于，包括：加电部分，依次包括负电极底座、负电极阵列、绝缘层以及正电极，其中，负电极阵列包括多个加电小柱，所述多个加电小柱设于所述负电极底座上，所述正电极为环形结构，设于所述负电极阵列的外围，所述绝缘层设于所述负电极底座与所述正电极之间，所述正电极与电源的正极相连，所述负电极底座与电源的负极相连；芯片部分，依次包括小室层、SiO2镀膜层、正电极层以及基底，其中，所述小室层为多孔板状结构，在所述多孔板的每一孔的中心，所述SiO2镀膜层设有通孔，所述通孔贯通至所述正电极层，在硫醇溶液中浸泡所述芯片，以使所述通孔内的正电极层表面生成PEG膜；其中，所述加电部分与所述芯片部分配合时，所述加电小柱设于所述多孔板的每个孔的中心内，且所述加电小柱的几何中心与所述通孔的几何中心重合。

【技术特征摘要】
1.一种用于观测细胞迁移的大序列芯片，其特征在于，包括：加电部分，依次包括负电极底座、负电极阵列、绝缘层以及正电极，其中，负电极阵列包括多个加电小柱，所述多个加电小柱设于所述负电极底座上，所述正电极为环形结构，设于所述负电极阵列的外围，所述绝缘层设于所述负电极底座与所述正电极之间，所述正电极与电源的正极相连，所述负电极底座与电源的负极相连；芯片部分，依次包括小室层、SiO2镀膜层、正电极层以及基底，其中，所述小室层为多孔板状结构，在所述多孔板的每一孔的中心，所述SiO2镀膜层设有通孔，所述通孔贯通至所述正电极层，在硫醇溶液中浸泡所述芯片，以使所述通孔内的正电极层表面生成PEG膜；其中，所述加电部分与所述芯片部分配合时，所述加电小柱设于所述多孔板的每个孔的中心内，且所述加电小柱的几何中心与所述通孔的几何中心重合。2.根据权利要求1所述的大序列芯片，其特征在于，所述负电极底座以及负电极阵列的材料为金属铜，所述小室层的材料为聚二甲基硅氧烷。3.根据权利要求1所述的大序列芯片，其特征在于，所述加电部分的加电小柱的数量与所述芯片部分的小室层中孔的数量相同。4.根据权利要求1所述的大序列芯片，其特征在于，所述正电极层的材料为导电材料且与硫醇反应。5.根据权利要求1所述的大序列芯片，所述负电极阵列中的两个加电小柱的间距以及小室层中每两个小孔的间距相同，且均与384孔板中每两个小孔的间距相同。6.一种用于观测细胞迁移的大序列芯片的制作方法，其特征在于，包括：制作小室层；在基底上溅射金生成正电极层；在所述正电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈健，卫元晨，邢艳荣，陈德勇，王军波，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11