本公开实施例公开了一种冷冻芯片、冷冻系统及样品测试系统，所述冷冻芯片包括芯片基底；样品放置层，其表面划分为不少于一个局部温控区域，所述局部温控区域用于放置样品；若干个控温单元，用于调整局部温控区域的温度；其中，所述芯片基底具有支撑面，用于支撑所述样品放置层的顶面或底面的部分区域形成第一接触面；所述第一接触面的区域与所述局部温控区域在同一平面的投影不完全重叠。该技术能够在对样品进行原位观察与表征的过程中选择特定时间进行冷冻和解冻，通过界面热阻设计获得高于105℃/s的冷冻与加热速度，保证样品不受破坏。这对于生物样品冷冻、解冻与原位显微观察等相关操作是一项重大改进，具有重大意义和广泛应用前景。广泛应用前景。广泛应用前景。
【技术实现步骤摘要】
冷冻芯片、冷冻系统及样品测试系统
[0001]本公开涉及生物医学
，具体涉及一种冷冻芯片、冷冻系统及样品测试系统。
技术介绍
[0002]生物样品的快速冷冻与加热技术在生物医学领域有很多重要的应用，例如细胞冷冻储存与复活，蛋白质冷冻固定表征等。
[0003]目前的生物冷冻技术，主要有插入式冷冻、喷射式冷冻以及高压冷冻。插入式冷冻(plunge freeze)是目前行业内最为常用的制样方法。插入式冷冻通常将负载生物样品的样品台(微栅)固定在样品杆前端，由机械控制将样品快速插入低温液体，例如液态乙烷，或液氮等，从而完成对生物样品的冷冻。喷射式冷冻(jetting freeze)，通常将负载生物样品的样品台通过样品杆传送至冷冻腔特定位置，然后采用高压液氮蒸汽对样品进行高速喷射，从而完成对生物样品的冷冻。高压冷冻(high pressure freeze)与插入式冷冻原理相似，采用低温液体冷冻样品，但在冷冻的同时在样品腔内施加2000个大气压左右的高压，降低水的结冰温度，同时抑制冰结晶过程中产生的体积膨胀，从而避免冰结晶对生物样品结构的破坏，制备质量较高的冷冻生物样品。
[0004]但是，插入式冷冻存在如下缺陷：由于需要将样品整体插入低温液体，因此在冷冻过程中，无法针对样品特定区域进行选择性冷冻，在冷冻过程中也无法原位进行实时显微观察。喷射式冷冻在插入式冷冻的基础上，用液氮蒸汽代替低温液体，提高了传热效率。高压冷冻与上述两种冷冻方式的原理相似，由于高压抑制冰结晶，冷冻效果较好，样品质量较高。但喷射式冷冻和高压冷冻同样具有不能够实时显微观察和局部选区冷冻的缺陷。这些缺陷限制了人们对冷冻生物样品更进一步的深入研究。
[0005]现有技术中还提出一种快速冷冻样品的装置，该装置包括：一个样品容器以及位于容器侧面支撑该样品容器的加热支撑装置，样品容器放置在底座上，通过控制该加热支撑装置的开关，实现样品的快速冷冻。该装置由于样品是设置在封闭的样品承载结构中，样品承载装置的壁将样品与加热支撑装置分隔，产生额外的热阻，从而导致冷冻样品的冷冻速度不够理想。此外，在加热恢复冷冻生物样品方面，目前常规方法加热速度较慢，通常需要在样品中加入DMSO等辅助介质才能保证在加热过程中不破坏生物样品，这对于生物样品的活性有影响，无法表达生物样品如细胞等，在正常环境中的真实表现。
技术实现思路
[0006]为了解决相关技术中的问题，本公开实施例提供一种冷冻芯片、冷冻系统及样品测试系统。
[0007]第一方面，本公开实施例提供了一种冷冻芯片。
[0008]具体地，所述冷冻芯片与低温冷源接触，用以冷冻样品，所述冷冻芯片包括：样品放置层，其表面划分为至少一个局部温控区域，所述局部温控区域用于放置样品；若干个温
控单元，用调整所述局部温控区域的温度；其中，所述温控单元为导电材料；芯片基底，支撑所述样品放置层的顶面或者底面形成第一接触面；所述第一接触面与所述局部温控区域在同一平面的投影不重叠或者部分重叠。
[0009]可选地，所述芯片基底支撑于样品放置层的中心区域外的周边区域，所述中心区域划分为至少一个局部温控区域；或者所述芯片基底支撑于所述样品放置层的中心区域，所述中心区域外的周边区域划分为至少一个局部温控区域；或者所述芯片基底支撑于所述局部温控区域的间隔位置处。
[0010]可选地，所述芯片基底支撑所述样品放置层的顶面形成所述第一接触面时，所述芯片基底上还具有第二接触面，用于与所述低温冷源接触；其中，所述第一接触面与所述第二接触面位于所述芯片基底的同一侧面。
[0011]可选地，所述温控单元与所述样品放置层为一体化结构。
[0012]可选地，所述温控单元采用芯片微纳加工工艺设置于所述样品放置层，利用所述温控单元划分所述局部温控区域。
[0013]可选地，所述样品放置层为导热层；所述温控单元设置在所述导热层上，以在所述导热层上划分所述局部温控区域；或者
[0014]所述样品放置层包括：导热层和采用芯片微纳加工工艺制作于所述导热层上的第一隔离层；其中，所述温控单元设置在所述第一隔离层上，以在所述第一隔离层上划分所述局部温控区域；或者
[0015]所述样品放置层包括：导热层、采用芯片微纳加工工艺制作于所述导热层上的第一隔离层和采用芯片微纳加工工艺制作于所述第一隔离层上的第二隔离层；其中，所述温控单元设置在所述第一隔离层上，以在所述第二隔离层上划分所述局部温控区域；或者
[0016]所述样品放置层包括：第三隔离层、采用芯片微纳加工工艺制作于所述第三隔离层上的导热层、采用芯片微纳加工工艺制作于所述导热层上的第一隔离层和采用芯片微纳加工工艺制作于所述第一隔离层上的第二隔离层；其中，所述温控单元设置在所述第一隔离层上，以在所述第二隔离层上划分所述局部温控区域；或者
[0017]所述样品放置层包括：第三隔离层、采用芯片微纳加工工艺制作于所述第三隔离层上的第一隔离层、采用芯片微纳加工工艺制作于所述第一隔离层上的导热层和采用芯片微纳加工工艺制作于所述导热层上的第二隔离层；其中，所述温控单元设置在所述第三隔离层上，以在所述第二隔离层上划分所述局部温控区域。
[0018]可选地，所述样品放置层包括：分体设置的至少一个样品层、加热层、第四隔离层、导热层以及第五隔离层；其中，所述样品层表面划分为至少一个局部温控区域；所述温控单元设置在所述加热层上。
[0019]可选地，所述导热层靠近所述温控单元的部分与所述导热层端部部分的厚度大于二者之间导热层部分的厚度；和/或所述导热层靠近所述温控单元的部分与所述导热层端部部分之间的导热层部分采用图案化结构设置。
[0020]可选地，所述局部温控区域设置有至少一个容纳样品的闭口样品容纳腔和/或开口样品容纳腔。
[0021]可选地，所述温控单元还包括设置在所述闭口样品容纳腔和/或开口样品容纳腔的壁上的辅助温控单元。
[0022]可选地，所述样品放置层设置有光通路通道，以适配显微镜、光电探测器、X射线、拉曼光谱仪、红外光谱仪。
[0023]可选地，所述冷冻芯片由透光材料制成或者具有穿孔通道作为所述光通路通道。
[0024]可选地，所述冷冻芯片用芯片微纳加工工艺制成。
[0025]可选地，所述冷冻芯片的厚度控制在0.1
‑
2mm。
[0026]第二方面，本公开实施例提供了一种样品台组件，包括第一方面任一项所述的冷冻芯片。具体地，所述样品台组件包括：与所述温控单元电连接的控制器，用于调整所述温控单元的温度。
[0027]可选地，所述样品台组件还包括：样品热沉，用于容纳所述冷冻芯片。
[0028]第三方面，本公开实施例提供了冷冻系统，包括第二方面任一项所述的样品台组件。具体地，所述冷冻系统包括：低温冷源；固定所述样品台组件的热沉底座，与所述低温冷源接触。
[0029]可选地，所述冷冻系统还包括：
[0030]冷冻介质密封盖板，所述冷冻本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种冷冻芯片，其特征在于，所述冷冻芯片与低温冷源接触，用以冷冻样品，包括：样品放置层，其表面划分为至少一个局部温控区域，所述局部温控区域用于放置样品；若干个温控单元，用于调整所述局部温控区域的温度；其中，所述温控单元为导电材料；芯片基底，支撑所述样品放置层的顶面或者底面形成第一接触面；所述第一接触面与所述局部温控区域在同一平面的投影不重叠或者部分重叠。2.根据权利要求1所述的冷冻芯片，其特征在于，所述芯片基底支撑于所述样品放置层的中心区域外的周边区域；所述中心区域划分为至少一个局部温控区域；或者所述芯片基底支撑于所述样品放置层的中心区域；所述中心区域外的周边区域划分为至少一个局部温控区域；或者所述芯片基底支撑于所述局部温控区域的间隔位置处。3.根据权利要求1所述的冷冻芯片，其特征在于，所述芯片基底支撑所述样品放置层的顶面形成所述第一接触面时，所述芯片基底上还具有第二接触面，用于与所述低温冷源接触；其中，所述第一接触面与所述第二接触面位于所述芯片基底的同一侧面。4.根据权利要求1所述的冷冻芯片，其特征在于，所述温控单元与所述样品放置层为一体化结构。5.根据权利要求1所述的冷冻芯片，其特征在于，所述温控单元采用芯片微纳加工工艺设置于所述样品放置层，利用所述温控单元划分所述局部温控区域。6.根据权利要求5所述的冷冻芯片，其特征在于，所述样品放置层为导热层；所述温控单元设置在所述导热层上，以在所述导热层上划分所述局部温控区域；或者所述样品放置层包括：导热层和采用芯片微纳加工工艺制作于所述导热层上的第一隔离层；其中，所述温控单元设置在所述第一隔离层上，以在所述第一隔离层上划分所述局部温控区域；或者所述样品放置层包括：导热层、采用芯片微纳加工工艺制作于所述导热层上的第一隔离层和采用芯片微纳加工工艺制作于所述第一隔离层上的第二隔离层；其中，所述温控单元设置在所述第一隔离层上，以在所述第二隔离层上划分所述局部温控区域；或者所述样品放置层包括：第三隔离层、采用芯片微纳加工工艺制作于所述第三隔离层上的导热层、采用芯片微纳加工工艺制作于所述导热层上的第一隔离层和采用芯片微纳加工工艺制作于所述第一隔离层上的第二隔离层；其中，所述温控单元设置在所述第一隔离层上，以在所述第二隔离层上划分所述局部温控区域；或者所述样品放置层包括：第三隔离层、采用芯片微纳加工工艺制作于所述第三隔离层上的第一隔离层、采用芯片微纳加工工艺制作于所述第一隔离层上的导热层和采用芯片微纳加工工艺制作于所述导热层上的第二隔离层；其中，所述温控单元设置在所述第三隔离层上，以在所述第二隔离层上划分所述局部温控区域。7.根据权利要求1所述的冷冻芯片，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵蒙，
申请(专利权)人：生物岛实验室，
类型：新型
国别省市：
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