一种微流控芯片以及微流控细胞实验平台制造技术

本实用新型专利技术提供一种微流控芯片以及微流控细胞实验平台，微流控芯片包括基底、电极层图案以及微阱阵列，所述微阱阵列包括具有宽度为第一尺寸的多个第一微阱、具有宽度为第二尺寸的多个第二微阱和具有宽度为第三尺寸的多个第三微阱，所述第一微阱位于所述微流控芯片的上游区域，所述第三微阱位于所述微流控芯片的下游区域，所述第二微阱位于所述第一微阱和第三微阱之间。本实用新型专利技术微流控芯片可以捕获不同大小的细胞，当细胞流过微流控芯片时，不同大小的细胞能够被捕获在不同大小的微阱中，实现不同细胞大小的独立分区，得到较为全面的单细胞捕获样本，为下游的细胞尺寸异质性研究提供强有力的支撑。提供强有力的支撑。提供强有力的支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种微流控芯片以及微流控细胞实验平台


[0001]本技术涉及微纳加工和生命科学交叉的
，尤其涉及一种微流控芯片以及微流控细胞实验平台。

技术介绍

[0002]微流控芯片，又称为芯片实验室(lab on a chip)，是一种借助微机电系统(Micro Electron Mechanical System)加工工艺制造出的实验芯片，具有在几平方厘米甚至更小的面积上对微量流体进行操控、分析的能力。微流控芯片设有多个像素单元，其具有高通量、集成化、微型化且芯片尺寸小易于携带等优势，其在医疗诊断、生化分析、司法鉴定、药物筛选、基因研究、环境监测等方面具有非常广阔的应用前景。
[0003]采用微流控技术不仅可以减少试剂或者样品的损耗，还能够缩小研究尺度。对于细胞研究，利用微流控芯片可以达到单细胞甚至是亚细胞水平的分析。短短十几年内，微流控芯片已经成为国内外最前沿的研究领域之一，特别是在与单细胞相关的研究中，微流控芯片被认为是最具发展潜力的高通量单细胞分析平台。
[0004]经过长期的研究，人们发现即使是同种细胞也存在着个体差异性，这种性质被人们称之为细胞异质性。对于群体细胞地研究我们只能得到一群细胞的平均值，往往会掩盖细胞个体之间的差异。研究细胞的异质性可以让我们更好的了解细胞，例如研究癌症细胞的异质性我们就可以针对每个癌症患者的细胞特性进行个性化治疗。
[0005]介电电泳(Dielectrophoresis，DEP)是一种基于电泳技术发展出的技术，是一种特殊的电泳，也被称作双向电泳。介电电泳指的是中性粒子在带有非匀强电场的液体中相对液体进行运动的现象。利用介电电泳，我们可以设计出不同的结构，外加高频电场使细胞在微流控芯片内定向移动。目前，对于大规模的单细胞分选存在着流式荧光细胞分选、磁珠分选、利用微结构筛选等技术。相较于前几种手段，介电电泳是一种高通量、不需要特殊标记、对细胞无接触无损伤的细胞分选方法。
[0006]现有技术利用介电电泳能够同时和/或分别捕获上千颗同种类细胞，并且根据细胞的不同大小在尺寸上进行一定分类的微流控芯片，根据细胞实验图像通过数据分析软件对芯片的效能进行分析。这种芯片可以极大地提高生物学上研究单细胞的效率，同种细胞在不同尺寸下细胞状态和生命周期往往不同，能够将同种细胞通过大小进行筛分对于下游的细胞异质性研究有着非常大的意义。
[0007]但对于细胞的研究，人们发现即使是同种类细胞，也会存在个体间的差异，即为细胞的异质性。因此，考虑细胞异质性的单细胞研究对现代细胞生物学的发展具有重要意义。高通量的单细胞操控技术在单细胞研究中扮演着重要的角色，微流控芯片是一种重要的单细胞操控的工具。
[0008]通过观察发现，即使是同种细胞在相同条件下培养，由于细胞异质性，细胞间也存在着明显的尺寸差异，这种差异性在一定程度上会影响到单细胞研究。如图1所示，同一批次培养的细胞(以LWnt3A(小鼠皮下结缔组织细胞)细胞为例)在微流控芯片上也有着肉眼
可见的尺寸差异，这种尺寸异质性会导致单细胞分析的误差。
[0009]在图1所示的中随机选取100个细胞，对他们进行直径分析，
[0010]我们在图1所示的这块芯片上随机选取了100个细胞，统计他们的直径，直径分布如图2所示。
[0011]现有基于介电电泳捕获细胞的微流控芯片，仅能抓取直径较大或较小的细胞，这样造成细胞样品缺乏完整性，故有必要设计一种新型的微流控芯片。

技术实现思路

[0012]本技术的目的在于提供一种可以捕获不同大小细胞且提高完整性的微流控芯片以及微流控细胞实验平台。
[0013]本技术提供一种微流控芯片，其包括基底、位于所述基底上的电极层图案以及位于所述电极层图案上的微阱阵列，所述微阱阵列包括具有宽度为第一尺寸的多个第一微阱、具有宽度为第二尺寸的多个第二微阱和具有宽度为第三尺寸的多个第三微阱，所述第一微阱位于所述微流控芯片的上游区域，所述第三微阱位于所述微流控芯片的上下游区域，所述第二微阱位于所述第一微阱和第三微阱之间；第一尺寸小于第二尺寸，第二尺寸小于第三尺寸。
[0014]在优选的实施例中，所述第一微阱、第二微阱和第三微阱由左向右排列设置。
[0015]在优选的实施例中，所述微流控芯片设有位于所述基底上的多个像素单元，所述电极层图案包括位于每个像素单元内且相对设置的第一插指电极和第二插指电极，所述第一微阱、第二微阱和第三微阱均位于相对设置的第一插指电极和第二插指电极之间且位于所述第一插指电极和第二插指电极的上方。
[0016]在优选的实施例中，所述电极层图案还包括位于外周的连接电极，所述第一插指电极和第二插指电极均与所述连接电极连接。
[0017]在优选的实施例中，还包括位于两端的缓冲区域，所述缓冲区域与所述电极层图案间隔或者相邻设置，所述缓冲区域位于所述第一微阱的外侧和第三微阱的外侧。
[0018]在优选的实施例中，所述微流控芯片还包括封装层，至少部分第一插指电极和至少部分第二插指电极由所述封装层覆盖，相邻两个封装层之间限定对应的微阱的尺寸。
[0019]在优选的实施例中，所述第一尺寸为8um至12um，所述第二尺寸为13um至17um，所述第三尺寸为18um至22um。
[0020]在优选的实施例中，所述微流控芯片由一夹具固定。
[0021]本技术还提供一种微流控细胞实验平台，由微流控芯片所搭建的，其包括荧光宏观变焦的显微镜、显示屏、用于注射细胞进入微流控芯片内的注射泵和信号发生器，所述显微镜、显示屏、注射泵和信号发生器均与微流控芯片连接；由所述注射泵注射进入所述微流控芯片的上游区域的细胞具有不同粒径；所述微流控芯片具有捕获对应粒径细胞的多个第一微阱、捕获对应粒径细胞的多个第二微阱和捕获对应粒径细胞的多个第三微阱；所述第一微阱的宽度为第一尺寸，所述第二微阱的宽度为第二尺寸，所述第三微阱的宽度为第三尺寸，所述第一微阱位于所述微流控芯片的上游区域，所述第三微阱位于所述微流控芯片的下游区域，所述第二微阱位于所述第一微阱和第三微阱之间；第一尺寸小于第二尺寸，第二尺寸小于第三尺寸。
[0022]在优选的实施例中，所述第一微阱、第二微阱和第三微阱由左向右排列设置。
[0023]本技术微流控芯片可以捕获不同大小的细胞，当细胞流过微流控芯片时，不同大小的细胞能够被捕获在不同大小的微阱中，实现不同细胞大小的独立分区，得到较为全面的单细胞捕获样本，为下游的细胞尺寸异质性研究提供强有力的支撑，在一定程度上消除尺寸差异带来的影响，从而提高微流控芯片的完整性。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本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简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
[0025]图1是现有LWnt3A本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微流控芯片，其包括基底(10)、位于所述基底(10)上的电极层图案(1)以及位于所述电极层图案(1)上的微阱阵列(3)，其特征在于：所述微阱阵列(3)包括具有宽度为第一尺寸(L1)的多个第一微阱(31)、具有宽度为第二尺寸(L2)的多个第二微阱(32)和具有宽度为第三尺寸(L3)的多个第三微阱(33)，所述第一微阱(21)位于所述微流控芯片的上游区域，所述第三微阱(33)位于所述微流控芯片的下游区域，所述第二微阱(32)位于所述第一微阱(31)和第三微阱(33)之间；第一尺寸(L1)小于第二尺寸(L2)，第二尺寸(L3)小于第三尺寸(L3)。2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于：所述第一微阱(31)、第二微阱(32)和第三微阱(33)由左向右排列设置。3.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于：所述微流控芯片设有位于所述基底(10)上的多个像素单元，所述电极层图案(1)包括位于每个像素单元内且相对设置的第一插指电极(22)和第二插指电极(23)，所述第一微阱(31)、第二微阱(32)和第三微阱(33)均位于相对设置的第一插指电极(22)和第二插指电极(23)之间且位于所述第一插指电极(22)和第二插指电极(23)的上方。4.根据权利要求3所述的微流控芯片，其特征在于：所述电极层图案(1)还包括位于外周的连接电极(21)，所述第一插指电极(22)和第二插指电极(23)均与所述连接电极(21)连接。5.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于：还包括位于两端的缓冲区域(50)，所述缓冲区域(50)与所述电极层图案(2)间隔或者相邻设置，所述缓冲区域(50)位于所述第一微阱(31)的外侧和第三微阱(33)的外侧。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：程鑫，吴春卉，陶超然，刘羽，陈日飞，徐俊彦，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：新型
国别省市：