一种可直接插入微电极的微小通道结构及其制备方法以及应用技术

一种可直接插入微电极的微小通道结构及其制备方法以及应用，设有一主体，所述主体上设有至少一贯穿主体前后的微小通道，所述微小通道与主体外表面之间有一层可被微电极直接刺穿的柔性薄层。采用上述方案后，由于本发明专利技术首次利用柔性聚合物薄层可被微电极刺穿的特性，将微电极可穿过该柔性薄层直接插入微流道内。采用微操纵器可精确控制和调节微电极的位置。可以根据实际情况确定插入微电极的数量、布局方式，具备灵活使用的特性；该结构简单，容易实现，操作方便，成本低廉，稳固可靠，可以实现对微流道内电场强度的精确控制，为研究电场强度对微流道中带电微粒或带电细胞的作用提供了一种有力的工具。

A micro channel structure which can be directly inserted into microelectrode, its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种可直接插入微电极的微小通道结构及其制备方法以及应用
本专利技术涉及微流控
，特别是一种可直接插入微电极的微流道及其制备方法以及应用。
技术介绍
微流控技术作为一种高效操控流体或粒子的方法，已被广泛用于临床诊断、生化分析、生物学研究等基础研究及工程应用中。微流控技术的一些场合需要研究电场对微流道中流动的微米尺度带电微粒或带电细胞的作用效果。所述微流道的应用，最重要的需要一个微米级的微小通道结构以在其中形成流体行为而形成一个微流道，在此微流道中置入相应的电极进行相关的研究。目前微流道中的电极多采用微加工技术在硅板表面刻蚀出相应的微电极，或将极细的金属丝固定在硅板上作为微电极(Barbee等，2009；曾一笑等，2017)；此工艺中微电极位置是预先固定于微小通道结构内的，每一次要针对所需的研究专门生产相应的微流小通道结构，如果有所改动，则需重新加工生产相应的微流小通道结构，不能随意调节和调整电极。实际研究中，金属微电极光学性能差，不利于观察电极尖端处带电微粒或细胞。另外，一般的金属微电极其尖端直径很难达到亚微米程度；而玻璃微电极在生物学、医学、化学等学科中有着广泛的用途。玻璃微电极一般为针形结构,电极的尖端直径根据需要可以从零点几个微米到几个微米，因此可以作为离子敏感电极插入细胞内(庄云龙，1984)；也可以像膜片钳技术那样将玻璃微电极贴附于细胞表面，进行各种膜片钳模式的记录(Sakmann&Neher，2009)，因此玻璃微电极可直接插入活体组织或细胞中,研究生理、生化、病理现象及机制。但是玻璃具有易碎的特点，一般采用预先包埋玻璃微电极于浇筑块的方法，在操作上需要特别小心；而包埋后，玻璃微电极的位置固定不能再进行调节。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种不需要预埋、可直接插入微电极的微流小通道结构及其制备方法和应用。为了达成上述目的，本专利技术的解决方案为：一种可直接插入微电极的微小通道结构，设有一主体，所述主体上设有至少一贯穿主体前后的微小通道，所述微小通道与主体外表面之间有一层可被微电极直接刺穿的柔性薄层。进一步，所述柔性薄层其材料为硅胶类柔性聚合物、橡胶类柔性聚合物、树脂类柔性聚合物或硅酮类聚合物。进一步，所述柔性薄层，其厚度为5～500微米。进一步，所述微小通道的横截面直径为10～1000微米。进一步，所述微小通道与主体外表面之间不止一个方向设有一层可被微电极直接刺穿的柔性薄层。进一步，所述柔性薄层位于微小通道的正上方；亦可位于微小通道的侧面。进一步，柔性薄层为倾斜设置。进一步，所述柔性薄层其外表面设有加强块。进一步，所述微小通道结构为一体成型所得。上述可直接插入微电极的微小通道结构的制备方法，其特征在于：步骤一：在一底板上方中间放置一薄板，薄板左右两侧分别放置一个相同厚度的侧边薄板，侧边薄板与薄板间隔放置；步骤二：在两侧边薄板上分别固定放置一相同直径的微丝，所述两微丝相互平行且皆与中间的薄板平行设置，所述微丝的横截面直径与所需制得的柔性薄层的厚度一致；步骤三：一根长微丝同时横跨两微丝并垂直放置于两微丝上，同时与两微丝搭接；所述长微丝的横截面直径与所需制得的微小通道的直径一致，所示长微丝为直型微丝；步骤四：利用四块厚板围成一个凹槽，中间薄板和左右侧边薄板皆围于凹槽内，四块厚板粘合于底板；步骤五：往凹槽内倒入配制好的PDMS混合液，于75～90℃恒温箱中加热1～2个小时使其固化；所述PDMS混合液为PDMS与固化剂以10:1的比例混合摇匀十分钟，并抽除其中空气后所得；步骤六：从恒温箱中取出冷却至室温，拆离四块厚板，得到已固化的PDMS浇筑块；步骤七：翻转固化后的PDMS浇筑块，将两侧裹挟微丝的多余端块连同两侧微丝一起切掉，使得长微丝外露一小段；步骤八：将切割后的PDMS浇筑块放入使其膨胀的溶剂中浸泡4～6小时，使其略微膨胀后，通过外露的一小段轻轻拔出其中的长微丝，即得所需的微小通道结构。进一步，所述微丝和长微丝其材料为不会与PDMS混合液发生交联且于75～90℃的温度不熔融之材料。上述的一种可直接插入微电极的微小通道结构制备检测用微流道的做法，具体为：步骤一：将微小通道两端边缘的端口拓宽；插入硅胶软管，在硅胶软管的外壁与端口的缝隙处填充PDMS混合液，加热固化，使得硅胶软管密封设置于微小通道两端；步骤二：在两端硅胶软管插入微流道专用的PTEF管，其中一端PTEF管连接微注射泵，作为微流道进料口，导入检测液；另一端PTEF管作为微流道出料口，以形成一个微流道；步骤三：根据检测需要在柔性薄层的相应位置处，直接插入检测用微电极，微电极刺穿柔性薄层，微电极前端悬停于微小通道内，微电极通电对微小通道内的检测液进行相应检测。进一步，步骤三中可根据检测需要插入多根微电极。进一步，步骤三中所述微电极为中空微电极，在微电极内灌注所需特定检测试剂。进一步，步骤三中所使用的微电极优选为玻璃微电极。上述可直接插入微电极的微小通道结构在电场对微流道中带电微粒或带电细胞作用研究中的应用。采用上述方案后，由于本专利技术首次利用柔性聚合物薄层可被微电极刺穿的特性，将微电极可穿过该柔性薄层直接插入微流道内。采用微操纵器可精确控制和调节微电极的位置。实际使用时，可以根据实际情况确定插入微电极的数量、布局方式，具备灵活使用的特性；该结构简单，容易实现，操作方便，成本低廉，稳固可靠，可以实现对微流道内电场强度的精确控制，为研究电场强度对微流道中带电微粒或带电细胞的作用提供了一种有力的工具。附图说明图1是本专利技术实施例1的结构示意图；图2至图13是本专利技术实施例1的制备过程示意图；图14是本专利技术实施例1的剖面结构示意图；图15是本专利技术实施例2的结构示意图；图16是本专利技术实施例3的400倍放大镜观察照片；图17是本专利技术实施例4的640倍放大镜观察照片；图18、19分别是本专利技术实施例5的400倍和640倍放大镜观察照片；图20、21是本专利技术实施例6的640倍放大镜观察照片。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例1：如图1所示，一种可直接插入微电极的微小通道结构10，一主体1，所述主体1上设有一贯穿主体1前后的微小通道2，所述微小通道2与主体1外表面之间有一层可被微电极直接刺穿的柔性薄层3；所述柔性薄层3位于微小通道2的正上方；所述柔性薄层3其外表面的两侧设有加强块4。所述柔性薄层3，其厚度为100微米，所述微小通道2的横截面直径为50微米。所述柔性薄层3其材料为硅胶类柔性聚合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可直接插入微电极的微小通道结构，其特征在于：设有一主体，所述主体上设有至少一贯穿主体前后的微小通道，所述微小通道与主体外表面之间有一层可被微电极直接刺穿的柔性薄层。/n

【技术特征摘要】
1.一种可直接插入微电极的微小通道结构，其特征在于：设有一主体，所述主体上设有至少一贯穿主体前后的微小通道，所述微小通道与主体外表面之间有一层可被微电极直接刺穿的柔性薄层。


2.如权利要求1所述的一种可直接插入微电极的微小通道结构，其特征在于：所述柔性薄层其材料为硅胶类柔性聚合物、橡胶类柔性聚合物、树脂类柔性聚合物或硅酮类聚合物。


3.如权利要求1所述的一种可直接插入微电极的微小通道结构，其特征在于：所述柔性薄层，其厚度为5～500微米。


4.如权利要求1所述的一种可直接插入微电极的微小通道结构，其特征在于：所述微小通道的横截面直径为10～1000微米。


5.如权利要求1所述的一种可直接插入微电极的微小通道结构，其特征在于：所述微小通道与主体外表面之间不止一个方向设有一层可被微电极直接刺穿的柔性薄层。


6.如权利要求1所述的一种可直接插入微电极的微小通道结构，其特征在于：所述柔性薄层位于微小通道的正上方。


7.如权利要求1所述的一种可直接插入微电极的微小通道结构，其特征在于：柔性薄层位于微小通道的侧面。


8.如权利要求1所述的一种可直接插入微电极的微小通道结构，其特征在于：柔性薄层为倾斜设置。


9.如权利要求1所述的一种可直接插入微电极的微小通道结构，其特征在于：所述柔性薄层其外表面设有加强块。


10.如权利要求1所述的一种可直接插入微电极的微小通道结构，其特征在于：所述微小通道结构为一体成型所得。


11.如权利要求1所述的一种可直接插入微电极的微小通道结构的制备方法，其特征在于：
步骤一：在一底板上方中间放置一薄板，薄板左右两侧分别放置一个相同厚度的侧边薄板，侧边薄板与薄板间隔放置；
步骤二：在两侧边薄板上分别固定放置一相同直径的微丝，所述两微丝相互平行且皆与中间的薄板平行设置，所述微丝的横截面直径与所需制得的柔性薄层的厚度一致；
步骤三：一根长微丝同时横跨两微丝并垂直放置于两微丝上，同时与两微丝搭接；所述长微丝的横截面直径与所需制得的微小通道的直径一致，所示长微丝为直型微丝；
步骤四：利用四块厚板围成一个凹槽，中间薄板和左右侧边薄板皆围于凹槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚智，王明炎，柯达伟，周丽，陈怡欣，陈欢迪，陈扬，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35