一种基于生理环境下的细胞动态观测模组制造技术

本发明专利技术涉及细胞观测技术领域，公开了一种基于生理环境下的细胞动态观测模组，包括平行相对布置的第一芯片和第二芯片；第一芯片、第二芯片之间通过设置的环形围框构成一个封闭式间隙空间；第一芯片上设有第一透明窗口，第二芯片上设有第二透明窗口；第二芯片上还设有气体进口和/或液体进口、液体出口及加热电阻，气体进口、液体进口、液体出口及第二透明窗口位于环形围框所围成的区域内；本发明专利技术的样品室容纳空间大，可对多个细胞同时进行观测，实现了模拟满足细胞生长的相应的气液生理环境，提高了细胞的存活率及生物活性，并相应地提高了扫描电子显微镜对细胞活体的成像分辨率，实现了跨尺度高倍率动态观测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于生理环境下的细胞动态观测模组
本专利技术涉及细胞观测
，特别是涉及一种基于生理环境下的细胞动态观测模组。
技术介绍
细胞活体高分辨成像是生物成像技术的发展方向，也是生命科学领域具有挑战性的技术难题。目前，普通光学显微镜、荧光显微镜，激光扫描共聚焦显微镜，以可见光、紫外光、激光、X-射线等作为激发源，实现了活细胞成像，但分辨率低，仅为亚微米水平，不能识别单个蛋白等细胞超微结构。相反，由于扫描电子显微镜的分辨率小于1nm，透射电子显微镜的分辨率更可达到亚埃级别，从而可以用于识别单个蛋白等细胞超微结构。这两种显微镜在进行细胞观测时，通过与液体样品杆结合，可实现样品在液体中成像，但由于样品室的空间小，难以构建适合全细胞到膜蛋白等单分子尺度的观察条件，并且对于透射电子显微镜而言，在观测时，高能量和高辐照剂量的电子束也是生物活体难以相容的。与此同时，冷冻电镜能够观察到提纯的冷冻生物分子结构，但不能在生理环境下对细胞进行动态观测，这大大影响到对细胞的观测效果，并难以基于观测结果对细胞的病例特征、细胞间的相互作用及细胞对药物的反应机理实施有效的研究。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种基于生理环境下的细胞动态观测模组，用于解决当前对细胞活体进行观测时，存在样品室容纳空间小，并难以在生理环境下对细胞进行动态观测的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种基于生理环境下的细胞动态观测模组，包括平行相对布置的第一芯片和第二芯片；所述第一芯片、所述第二芯片之间通过设置的环形围框构成一个封闭式间隙空间；所述第一芯片上设有第一透明窗口，所述第二芯片上设有第二透明窗口，所述第一透明窗口与所述第二透明窗口相对应；所述第二芯片上还设有气体进口和/或液体进口、液体出口及加热电阻，所述气体进口、所述液体进口、所述液体出口及所述第二透明窗口位于所述环形围框所围成的区域内。其中，还包括压盖和承载平台；所述第一芯片、所述第二芯片安装在所述压盖与所述承载平台之间，所述第一芯片靠近所述压盖设置，所述第二芯片靠近所述承载平台设置；所述压盖上设有与所述第一透明窗口相对应的入射电子束窗口，所述承载平台上设有与所述第二透明窗口相对应的出射电子束窗口。其中，所述承载平台上还设有输气通道、输液通道及排液通道；所述输气通道的一端与所述气体进口对应连通，所述输液通道的一端与所述液体进口对应连通，所述排液通道的一端与所述液体出口对应连通。其中，还包括第一密封圈和/或第二密封圈；所述第一密封圈设置在所述压盖与所述第一芯片之间，并沿所述入射电子束窗口布置；所述第二密封圈设置在所述第二芯片与所述承载平台之间，所述第二密封圈包括多个，并分别沿所述气体进口、所述液体进口及所述液体出口布置。其中，还包括第三密封圈；所述第三密封圈设置在所述压盖与所述第二芯片之间，所述第一芯片位于所述第三密封圈所围成的区域内。其中，所述第一透明窗口与所述第二透明窗口均包括多个呈阵列排布的单元窗口，所述单元窗口为低应力氮化硅薄膜窗口；所述第一透明窗口与所述第二透明窗口相应的单元窗口呈一一相对布置，并构成多个微腔。其中，所述气体进口和/或所述液体进口设置在所述第二透明窗口的一侧，所述第二透明窗口相应的另一侧设置所述液体出口。其中，所述加热电阻以曲线状排布在所述第二芯片上，并位于所述环形围框的外侧；所述加热电阻的一端连接第一压焊区和第二压焊区，另一端连接第三压焊区和第四压焊区。其中，所述低应力氮化硅薄膜窗口的厚度为20-50nm；所述微腔的长为20-150μm，宽为20-100μm，厚度为1-3μm。本专利技术实施例提供的基于生理环境下的细胞动态观测模组，在对细胞活体进行观测时，第一透明窗口与第二透明窗口之间可构成较大容积的样品室，通过在第二透明窗口处进行细胞爬片，将由第一芯片、第二芯片及环形围框构成的封闭式间隙空间设置成与扫描电子显微镜的真空环境相隔绝，通过气体进口向相应的真空环境中通入气体，和/或通过液体进口向相应的封闭环境中通入液体，通过加热电阻来控制相应真空环境的温度，扫描电子显微镜的电子束在穿过第一透明窗口并从样品表面反射，散射的电子穿过第一透明窗口时或直接从样品透射的电子在穿过第二透明窗口时，可在模拟的生理环境下同时对多个细胞同时进行观测，并在观测完成后可通过液体出口排出废液，以待下次观测。由此可见，本专利技术的样品室容纳空间大，可对多个细胞(上百个细胞)同时进行观测，实现了模拟满足细胞生长的相应的气液生理环境，提高了细胞的存活率及生物活性，并在观测的过程中，通过调节相应真空环境的进气和进液的气压与流速，并调控真空环境的温湿度，可使得细胞成像环境可控。与此同时，本专利技术实施例所示的细胞动态观测模组在基于扫描电子显微镜进行观测时，细胞活体的成像分辨率高，可达到识别和测试特异性标识的单一蛋白分子，并在观测过程中，放大倍率在50-400000倍之间连续可调，实现细胞群-单细胞-亚细胞-单个蛋白等细胞超微结构(微米-亚微米-纳米)的跨尺度高倍率动态观测，从而尤其可用于研究细胞的病理特征，以及细胞表面蛋白之间、细胞之间、细胞与环境之间的相互作用，以及细胞对药物的反应机理。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例所示的基于生理环境下的细胞动态观测模组的剖面结构示意图；图2为本专利技术实施例所示的基于生理环境下的细胞动态观测模组的俯视结构示意图。附图标记说明：1、第一芯片；2、第二芯片；3、环形围框；4、第一透明窗口；5、第二透明窗口；6、气体进口；7、液体进口；8、液体出口；9、加热电阻；10、压盖；11、承载平台；12、入射电子束窗口；13、出射电子束窗口；14、输气通道；15、输液通道；16、排液通道；17、第一密封圈；18、第二密封圈；19、第三密封圈；20、第一压焊区；21、第二压焊区；22、第三压焊区；23、第四压焊区。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。参见图1至图2，本实施例提供了一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于生理环境下的细胞动态观测模组，其特征在于，/n包括平行相对布置的第一芯片和第二芯片；/n所述第一芯片、所述第二芯片之间通过设置的环形围框构成一个封闭式间隙空间；/n所述第一芯片上设有第一透明窗口，所述第二芯片上设有第二透明窗口，所述第一透明窗口与所述第二透明窗口相对应；/n所述第二芯片上还设有气体进口和/或液体进口、液体出口及加热电阻，所述气体进口、所述液体进口、所述液体出口及所述第二透明窗口位于所述环形围框所围成的区域内。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于生理环境下的细胞动态观测模组，其特征在于，
包括平行相对布置的第一芯片和第二芯片；
所述第一芯片、所述第二芯片之间通过设置的环形围框构成一个封闭式间隙空间；
所述第一芯片上设有第一透明窗口，所述第二芯片上设有第二透明窗口，所述第一透明窗口与所述第二透明窗口相对应；
所述第二芯片上还设有气体进口和/或液体进口、液体出口及加热电阻，所述气体进口、所述液体进口、所述液体出口及所述第二透明窗口位于所述环形围框所围成的区域内。


2.根据权利要求1所述的基于生理环境下的细胞动态观测模组，其特征在于，还包括压盖和承载平台；
所述第一芯片、所述第二芯片安装在所述压盖与所述承载平台之间，所述第一芯片靠近所述压盖设置，所述第二芯片靠近所述承载平台设置；
所述压盖上设有与所述第一透明窗口相对应的入射电子束窗口，所述承载平台上设有与所述第二透明窗口相对应的出射电子束窗口。


3.根据权利要求2所述的基于生理环境下的细胞动态观测模组，其特征在于，所述承载平台上还设有输气通道、输液通道及排液通道；
所述输气通道的一端与所述气体进口对应连通，所述输液通道的一端与所述液体进口对应连通，所述排液通道的一端与所述液体出口对应连通。


4.根据权利要求3所述的基于生理环境下的细胞动态观测模组，其特征在于，还包括第一密封圈和/或第二密封圈；
所述第一密封圈设置在所述压盖与所述第一芯片之间，并沿所述入射电子束窗口布...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩晓东，栗晓辰，吉元，王丽，毛圣成，李昂，马东锋，张剑飞，张泽，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11