一种单细胞温度检测传感器制造技术

提供一种单细胞温度检测传感器，此传感器包括相互贴合的玻璃基片(1)与PDMS片(2)，玻璃基片(1)的贴合面上溅射有用于导电和温度传感的Pt工作电极块(3)及其引出线(4)，PDMS片(2)的贴合面开设流槽(7)，贴合后在玻璃基片(1)上面形成流道，流槽(7)的两端开设进样孔(5)与出样孔(6)，流槽(7)中设置供单细胞流入并留置的开口围坝，位于Pt工作电极块(3)上方，其开口朝向进样注入方向，二者之间保留检测时供试样流体与空气流过的高度间隙，该高度间隙小于待测单细胞的外径；本实用新型专利技术可检测单细胞生命活动过程中微小的温度波动，并能实现对温度指标的在线连续监测。的在线连续监测。的在线连续监测。

【技术实现步骤摘要】
一种单细胞温度检测传感器


[0001]本技术涉及细胞检测与传感器
，具体涉及一种单细胞温度检测传感器。

技术介绍

[0002]在生物学领域，温度是生命科学领域研究生物体生命进程不可或缺的重要指标之一。在生命科学研究中，一方面，活细胞内不断进行着各式各样的生理、化学反应，与这些反应密切相关的能量变化的外在表现即为温度的改变。另一方面，受到外界刺激的情况下，细胞会迅速调整其代谢活动以应对环境变化，同样也会伴随着明显的温度变化。因此，实现单个细胞温度的实时检测，无论是对于细胞生理功能及异质性研究，还是从细胞对外界环境的适应性和应激反应的角度出发，都具有重要意义。
[0003]传统的细胞温度测量方法，主要有基于荧光材料和纳米探针测量细胞温度。而荧光材料与细胞温度之间的线性度不够高，进而影响细胞温度的准确性；纳米探针的方法会破坏细胞结构，不适合检测细胞分裂增殖过程中温度的变化。单细胞自身温度变化微小，容易受到细胞外环境温度的影响，所以单细胞温度检测方法需要精度高、响应速度快，才能准确检测到细胞的温度波动。目前还没有形成成熟有效的检测手段。
[0004]随着微流控和微机械加工技术的不断完善和发展，微全分析系统（Micro total analysis system，μ-TAS）在细胞水平上的生物学研究和临床实验诊断等领域里的优势日趋显著。微流控芯片因功能单元尺寸与细胞大小相当、精度高和检测快速方便等优点，在细胞分析方面表现出了明显的优势。该技术可以将现行所有的细胞分析步骤和过程（如细胞操纵、细胞捕捉/筛选、细胞培养以及在线实时动态监测分析等）整合于一块微芯片上，实现分析操作的一体化，可以减少操作过程中对细胞样本的损伤和污染，非常适合少量细胞特征参数的快速高灵敏检测。本技术单细胞温度检测传感器就是此种微流控传感器，也叫作微流控芯片。
[0005]目前，针对单细胞检测发展了一系列新型的微流控芯片及装置，主要可以分为以下几类：（1）利用乳液滴单元，包裹单个细胞，为细胞检测提供独立的空间。再利用微结构操纵液滴融合，实现单细胞的裂解和核酸扩增，如专利文献CN109988821A。（2）利用微腔结构单元，捕获单个细胞，再通过微阀结构控制特定通道开闭，通入裂解液裂解细胞并驱动裂解产物流入微反应腔内扩增，如专利文献CN106065391A。（3）利用介电电泳原理，在微芯片内集成电极，捕获单细胞，然后施加高电压裂解细胞，如专利文献CN107267382A。而微流控芯片内细胞基因检测方法主要有：（1）在核酸扩增试剂中加入特异性Taqman探针，根据荧光信号分析基因表达。（2）回收核酸扩增产物，采用二代测序技术检测目标核酸。（3）采用原位核酸杂交技术，无需裂解细胞即可分析基因。
[0006]以上这些应用于单细胞基因检测的微流控装置，仍旧存在以下几点问题：1）能够实现单细胞检测一体化的芯片，结构复杂，需要外接的进样或者操控设备。2）结构简单的芯片只是实现了单细胞捕获和裂解，没有将所有检测步骤集成化。
[0007]聚二甲基硅氧烷，英文名称Polydimethylsiloxane，简称PDMS。是一种高分子有机聚合物，具有光学透明与内部细微结构的多孔性，而且生物兼容性很好。PDMS的应用包括在生物微机电中的微流道系统、填缝剂、润滑剂、隐形眼镜。液态时的二甲基硅氧烷为一黏稠液体，称做硅油，是一种具有不同聚合度链状结构的有机硅氧烷混合物，其端基和侧基全为烃基（如甲基、乙基、苯基等）。

技术实现思路

[0008]本技术所要解决的技术问题是提供一种单细胞温度检测传感器，将单细胞捕获、裂解、温度检测功能集成于一体，解决现有技术存在的芯片结构复杂和步骤繁琐等问题。
[0009]为了解决上述技术问题，本技术单细胞温度检测传感器所采用的技术方案为：
[0010]一种单细胞温度检测传感器，包括相互贴合的玻璃基片(1)与PDMS片(2)，所述玻璃基片(1)的贴合面上溅射有用于导电和温度传感的Pt电极块(3)及其引出线(4)，所述PDMS片(2)的贴合面为开槽结构面，所述PDMS片(2)的贴合面开设流槽(7)，与所述玻璃基片(1)贴合后在玻璃基片(1)上面形成检测时供单细胞溶液流经的流道，流槽(7)的两端分别开设打穿PDMS片(2)的通孔，形成进样孔(5)与出样孔(6)；其特征在于，所述流槽(7)中设置供单细胞流入并留置的开口围坝，所述开口围坝的开口朝向进样注入方向；所述开口围坝位于所述玻璃基片(1)的上的Pt电极块(3)上方，开口围坝与玻璃基片(1)之间保留检测时供试样流体与空气流过的高度间隙，所述高度间隙小于待测单细胞的外径。
[0011]以下为本技术单细胞温度检测传感器进一步的方案：
[0012]所述开口围坝为设有开口的呈C字形圆环的C型坝(8)，C型坝(8)的开口宽度大于C型坝(8)的坝内半径；或者，所述开口围坝为一边开口的呈口字形方环的方型坝，方型坝的开口宽度大于C型坝(8)的开口边内侧边长的一半。
[0013]所述开口围坝的坝高度为50um，所述开口围坝与玻璃基片(1)之间的高度间隙为5um；所述C型坝(8)的坝内直径为150um，或者，方型坝的内侧边长为150um。
[0014]所述流槽(7)包括进样段(7A)、出样段(7B)和分为对称分布的2路检测段(7C)，所述检测段(7C)流槽(7)围成矩形，矩形的下边流槽(7)经进样段(7A)流槽(7)连接进样孔(5)，矩形的上边流槽(7)经出样段(7B)流槽(7)连接出样孔(6)；矩形的2侧边流槽(7)中分别设置所述开口围坝。
[0015]所述Pt电极块(3)包括先溅射在玻璃基片(1)上面的一层厚度为500a的Ti层作为粘附层，与溅射厚度为1500a的Pt层，共同形成一层厚度为500/1500a的Ti/Pt工作层，并在Ti/Pt工作层上面沉积一层厚度为5000a的Si3N4层(12)，作为绝缘层。
[0016]所述Pt电极块(3)呈Pt丝来回迂回折返的形状，Pt电极块(3)的两端分别连接其2侧引出线(4)，2侧引出线(4)搭成人字形，Pt电极块(3)位于人字形的顶端，2侧引出线(4)的底端位于玻璃基片(1)的侧边缘。
[0017]本技术单细胞温度测量微流控传感器包含两个主要功能模块：单细胞捕获和原位培养模块，高精度温度测量传感模块。温度测量传感模块包含由Pt制备的Pt电极块(3)和Si3N4的隔离层；单细胞捕获及培养模块由PDMS制备而成的微流控通道组成。采用微纳加
工工艺，以玻璃为衬底制备基于Pt1000的微电极体系，以图形化的硅片为模具制备单细胞捕获及培养芯片，两个模块通过对准键合形成完整的微流控传感器。该芯片可检测单细胞生命活动过程中（生长、增殖及受药物刺激等）微小的温度波动，并能实现对温度指标的在线连续监测。
[0018]本技术单细胞温度测量微流控传感器是一款基于MEMS工艺制备的单细胞温度高精度检测芯片，利用金属材料Pt温度—电阻的线性度＞0.999这一物理特性，还可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单细胞温度检测传感器，包括相互贴合的玻璃基片(1)与PDMS片(2)，所述玻璃基片(1)的贴合面上溅射有用于导电和温度传感的Pt电极块(3)及其引出线(4)，所述PDMS片(2)的贴合面为开槽结构面，所述PDMS片(2)的贴合面开设流槽(7)，与所述玻璃基片(1)贴合后在玻璃基片(1)上面形成检测时供单细胞溶液流经的流道，流槽(7)的两端分别开设打穿PDMS片(2)的通孔，形成进样孔(5)与出样孔(6)；其特征在于，所述流槽(7)中设置供单细胞流入并留置的开口围坝，所述开口围坝的开口朝向进样注入方向；所述开口围坝位于所述玻璃基片(1)的上的Pt电极块(3)上方，开口围坝与玻璃基片(1)之间保留检测时供试样流体与空气流过的高度间隙，所述高度间隙小于待测单细胞的外径。2.如权利要求1所述的单细胞温度检测传感器，其特征在于，所述开口围坝为设有开口的呈C字形圆环的C型坝(8)，C型坝(8)的开口宽度大于C型坝(8)的坝内半径；或者，所述开口围坝为一边开口的呈口字形方环方型坝，方型坝的开口宽度大于C型坝(8)的开口边内侧边长的一半。3.如权利要求2所述的单细胞温度检测传感器，其特征在于，所述开口围坝的坝高度为50um，所述开口围坝与玻璃基片...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵雪飞，金庆辉，郜晚蕾，尹加文，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：新型
国别省市：