一种基于连续流的光诱导介电泳微粒分离方法技术

本发明专利技术属于微流控芯片领域，公开了一种基于连续流的光诱导介电泳微粒分离方法。其特点在于，通过在光诱导介电泳芯片的不同位置施加光照，改变相应位置的电导率，产生非均匀电场，驱动微流体通道中两种微粒运动，由于两种微粒的半径和介电常数不同，导致其受到的光诱导介电泳力大小不同，基于此，我们分离出不同的粒子，本发明专利技术的优势在于：分离效率高；所需采集的微粒样品少；不需要分别对两种微粒进行标记，对分离对象的损伤小；不需要设计复杂的微流体通道，也不需要设计复杂的电极，只要按需对不同位置施加光照即可实现对两种微粒的分离。

【技术实现步骤摘要】
一种基于连续流的光诱导介电泳微粒分离方法
本专利技术涉及微流控领域，特别涉及微流体分离领域，主要是一种基于连续流的光诱导介电泳微粒分离方法。
技术介绍
微流控芯片以其微型化、便携化、可集成程度高、成本低廉等特点成为研究的热门领域，其所依托的微流控技术已成为应用于机械、生物医学、化学工程、航天航空等多个领域的崭新技术；微流控芯片可应用于生物细胞以及微纳粒子的操控、分离和筛选，尤其是在肿瘤细胞研究、体细胞研究、以及基因组绘制等研究领域具有重要应用；在疾病的诊断和治疗过程中，将目标细胞从其周围的环境中分离出来具有重要意义。微流控技术中，对微纳粒子和细胞的分离可以分为两类：一类是利用特殊微通道结构及微流体动力学特性进行分离，另一类是利用不同的物理场，对微通道内的物理特性不同的微纳粒子或细胞进行分离；后者对微纳粒子的操控方法主要由流体动力学分离、超声分离、磁场聚集、光镊驱动以及介电泳操纵法等，介电泳操纵方法作为一种非接触式操纵方式，不仅能实现生物粒子的分离、输运、捕捉、分类等多种复杂操纵，而且与其它的微操纵技术相比，介电泳方法易于集成，可以实现单一或大面积操纵。然而，其电极结构的设计与所实现的操纵功能密切相关，欲完成对粒子的复杂操纵，需要设计一系列特殊的电极结构与之匹配。传统介电泳所使用的物理电极存在设计加工周期长、造价高、成型后无法更改等问题，大大限制了介电泳在生物操纵中的应用。光电子镊(OptoelectronicTweezers,OET)又称光诱导介电泳（OpticallyinducedDielectrophoresisi，ODEP）由PeiYuChiou小组提出，是一种将光学电极与介电泳方法相结合的新型操纵技术。光电子镊是一种利用光学操纵的工具，通过在光电导层投射光学图案实现对微纳米级物体的操纵，基于介电泳操纵的原理，在实现对物质的无接触无损伤操纵的同时，又拥有传统介电泳操纵所没有的灵活性和实时性，大大增加了的对粒子的可操纵性。通过借鉴光学电极在静电复印领域的应用，首次利用光学电极代替传统的物理电极，从确定操纵功能到电极设计并投入使用，周期极短，避免了复杂的电极制造过程，提高了微粒操纵灵活性并降低了加工成本。由于可以产生动态光虚拟电极，实现对微粒更加复杂的操纵，拓宽了传统介电泳的操纵思路，具有广阔的研究价值和应用前景。
技术实现思路
（一）要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是如何克服现有的两种微粒分离装置需要预置复杂物理电极的局限性，从而提供一种基于连续流的光诱导介电泳微粒分离方法，其至少具有结构简单、低成本、操作灵活和可拓展性强等优点。（二）技术方案针对上述技术问题，本专利技术提供一种基于连续流的光诱导介电泳微粒分离方法，该分离方法包括待分离试剂入口（1）、载流体入口（2）、光导层（4）、微流体通道（3）、微粒一出口（5）、微粒二出口（6）。其中，所述待分离试剂入口（1）、载流体入口（2）和微流体通道（3）采用聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯，利用模板热压法或模板浇注法等标准技术制成。其中，所述待分离试剂入口（1）和载流体入口（2）大小规格相同，等宽且位于同一平面上，同样的，微粒一出口（5）和微粒二出口（6）大小规格相同，等宽且位于同一平面上。其中，所述微流体通道（3）的顶和底壁为通过等离子体增强化学气相沉淀法（Plasmaenhancedchemicalvapordeposition，PECVD）镀有所述光导层（4）的透明铟锡氧化（Indiumtinoxide，ITO）玻璃，由于ITO玻璃具有良好的透光性和导电性，可在两ITO玻璃之间接入信号发生器，可以在所述微流体通道（3）中产生交流电场。其中，采用等离子体增强化学气相沉淀法在铟锡氧化玻璃内侧表面喷涂镀有所述光导层（4），所述光导层（4）为多层膜结构，其材料由下往上依次为50纳米厚的重掺杂氢化非晶硅、1.5微米厚的本征态氢化非晶硅和25纳米厚的碳化硅。由于氢化非晶硅具有良好的光敏特性，在非光照条件下，氢化非晶硅作为绝缘体占有较多电势差，使所述微流体通道（3）中的电场相当微弱，但在光照条件下，光生载流子使氢化非晶硅受光照区域上的局部电导率增加，从而变成良好的导体。当光线投射到所述光导层4）时，将在所述光导层（4）表面投影产生光学图案（光斑），此即为所述光学虚拟电极，可根据实际需求进行设计，该电极能够在所述微流体通道（3）中诱导产生垂直于样本试剂主流方向不同大小的光诱导介电泳力，进而实现两种微粒的分离。其中，芯片的制备过程为：（1）采用等离子体增强化学气相沉淀法在带有ITO薄膜的一个或两个玻璃基底上连续沉积光导层；（2）利用标准软光刻技术加工出通道模具，进而往通道模具上浇注聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane，PDMS），加工出带有通道结构的PDMS间隔层；（3）在上述ITO玻璃基底上，用电钻分别在相应入口位置钻出第一样本试剂入口和第二样本试剂入口，在出口位置钻出微粒一出口和微粒二出口；（4）对PDMS间隔层和镀有光导层的ITO玻璃基底进行亲水处理后键合。（三）有益效果与现有技术相比，本专利技术由于用光学虚拟电极代替传统的物理金属电极，故具有以下优点：（1）结构简单，不依赖复杂的几何结构，直接适用于直通道；（2）由于光导层中的碳化硅薄膜，可极大程度地削弱通道中的水解现象；（3）分离装置制造简单、成本低、周期短；（4）完成分离后，可方便地切换成其他功能，使得在同一芯片中集成多种功能成为可能。本专利技术具有设计合理、结构简单、易于加工、操作灵活等特点，因而，具有很好的推广使用价值。附图说明下面结合附图对本专利技术进一步说明。需注意的是，根据业界的标准实务，附图中的各特征并未依比例绘示，事实上，为了使讨论更为清楚，各特征的尺寸都可任意的增加或减少。图1为一种基于连续流的光诱导介电泳微粒分离方法的装置结构示意图。图2A和图2B分别为未施加光照时的电势分布图和分离效果图。图3A和图3B分别为一种施加光照的方式的电势分布图和分离效果图。图4A和图4B分别为另一种施加光照的方式的电势分布图和分离效果图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。然而，可以理解的是，实施例提供许多可应用的概念，其可实施于各式各样的特定内容中。所讨论、揭示的实施例仅供说明，并非用以限定本专利技术的范围。再者，在空间上相对的用语，例如中心、纵、横、上、下、前、后、左、右、顶、底、内、外、竖直、水平、表面等，是为了容易地解释在图示中的一个元件或特征与另一个元件或特征之间的关系。这些空间上相对的用语除了涵盖在图示所绘的方向，也涵盖了装置在使用和操作上不同的方向。这些装置也可被旋转（例如旋转90度或旋转至其他方向），而在此所使用的空间上相对的描述同样也可以有相对应的解释。此外，术语第一、第二、第三等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于连续流的光诱导介电泳微粒分离方法，其特征在于：包括待分离试剂入口（1）、载流体入口（2）、微流体通道（3）、光导层（4）、微粒一出口（5）、微粒二出口（6）。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于连续流的光诱导介电泳微粒分离方法，其特征在于：包括待分离试剂入口（1）、载流体入口（2）、微流体通道（3）、光导层（4）、微粒一出口（5）、微粒二出口（6）。


2.根据权力要求1所述的一种基于连续流的光诱导介电泳微粒分离方法，其特征在于：待分离试剂从待分离试剂入口（1）注入，载流体（氯化钾溶液）从载流体入口（2）注入；待分离试剂与载流体交汇后依次流经微流体通道（3）；分离后的微粒一从微粒一出口（5）流出，微粒二从微粒二出口（6）流出。


3.根据权力要求1所述的一种基于连续流的光诱导介电泳微粒分离方法，其特征在于：所述待分离试剂入口（1）、载流体入口（2）和微流体通道（3）采用聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯，利用模板热压法或模板浇注法等标准技术制成。


4.根据权力要求1所述的一种基于连续流的光诱导介电泳微粒分离方法，其特征在于：所述待分离试剂入口（1）和载流体入口（2）大小规格相同，等宽且位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：史留勇，钟翔涛，丁行行，邓鲁豫，黄志维，何孝涵，周腾，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：海南;46