一种基于感应电荷电渗的细胞三维旋转芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种基于感应电荷电渗的细胞三维旋转芯片，包括：基底、盖片、第一激发电极、第二激发电极和悬浮电极，盖片设置在基底上，且盖片上沿预设方向开设有一贯穿所述盖片的通道；第一激发电极、第二激发电极和悬浮电极均设置在基底上，部分第一激发电极和部分第二激发电极位于通道的正下方，至少一部分悬浮电极位于通道的正下方，并且，第一激发电极和第二激发电极沿通道对称设置，悬浮电极位于第一激发电极和第二激发电极之间。本发明专利技术的基于感应电荷电渗的细胞三维旋转微流控芯片，在两个激发电极施加交流电场，驱动悬浮电极双电层上离子滑移产生旋涡，通过改变施加的电场的参数产生适当大小及流速的旋涡驱动细胞实现三维旋转。维旋转。维旋转。

【技术实现步骤摘要】
一种基于感应电荷电渗的细胞三维旋转芯片


[0001]本专利技术属于细胞分析
，本专利技术涉及一种基于感应电荷电渗的细胞三维旋转芯片。

技术介绍

[0002]粒子、细胞和多细胞生物的精确旋转操作是生物技术的一项基本能力，它影响着各个学科，包括单细胞分析、药物发现和生物研究。旋转操作可以提供三维(3D)观察，揭示隐藏的遗传、细胞和结构细节，这些细节在小生物表型分析、药物筛选和显微手术中至关重要，而在典型的平移操作中是看不到的。因此实现对粒子、细胞和多细胞生物的三维旋转操控在生物医学研究领域有极其重要的价值。
[0003]微流控芯片(Micro
‑
fluidic Chip)技术被广泛应用于单细胞分析、医疗诊断和高通量筛选等于生物医学领域。目前已经建立多种用于粒子、细胞和多细胞生物的操控技术，其中基于电场的操控技术是最为常用也是最易于集成的，但目前现有的技术无法实现对粒子、细胞进行三维的旋转操作。
[0004]感应电荷电渗现象由Bazant和Squire等人提出，激发电场在可极化的导体表面感应出电荷后，由该激发电场驱动导体表面双电层中电荷的移动，促使微流体的流动。该技术被广泛应用于微流体的混合、离心等操作。
[0005]因此，如何实现对细胞进行三维的旋转操作成为了亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于感应电荷电渗的细胞三维旋转芯片。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0007]一种基于感应电荷电渗的细胞三维旋转芯片，所述细胞三维旋转芯片包括：基底、盖片、第一激发电极、第二激发电极和悬浮电极，其中，
[0008]所述盖片设置在所述基底上，且所述盖片上沿预设方向开设有一贯穿所述盖片的通道；
[0009]所述第一激发电极、所述第二激发电极和所述悬浮电极均设置在所述基底上，部分所述第一激发电极和部分所述第二激发电极位于所述通道的正下方，至少一部分所述悬浮电极位于所述通道的正下方，并且，所述第一激发电极和所述第二激发电极沿所述通道对称设置，所述悬浮电极位于所述第一激发电极和所述第二激发电极之间；
[0010]通过在所述第一激发电极和所述第二激发电极施加交流电场，产生两个对称、反向和垂直于平面的漩涡，以实现对所述通道内的细胞的三维旋转操控。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述第一激发电极和所述第二激发电极均平行于所述通道的侧边。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述盖片为PDMS盖片。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述通道的一端设置有通道入口，另一端设置有通道
出口，其中，通道入口用于注入含有细胞的溶液，通道出口用于排出经由通道入口注入的含有细胞的溶液。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述通道入口和所述通道出口处均设置有金属连接器。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，所述基底为玻璃基底。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述第一激发电极、所述第二激发电极和所述悬浮电极均为ITO电极。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，第一激发电极、第二激发电极上设置有电极引线。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，所述悬浮电极上的电渗滑移的时均流速为：
[0019][0020]其中，<u
slip
>为电渗流滑移的时均流速，ε
f
为溶液介电常数，η为溶液粘度，ζ为诱导zeta电势，为激发电极表面电势，为双电层外侧电势，E为激发电极上施加的电场强度，E
t
为电场切向分量，*为共轭复数，～为复振幅，n为法向量，δ为扩散层电容与Stern层电容之比，Re表示实部。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022]1.本专利技术的基于感应电荷电渗的细胞三维旋转微流控芯片，在两个激发电极施加交流电场，驱动悬浮电极双电层上离子滑移产生旋涡，通过改变施加的电场的参数产生适当大小及流速的旋涡驱动细胞实现三维旋转。
[0023]2.本专利技术的基于感应电荷电渗的细胞三维旋转微流控芯片，加工简单，施加电压小，无需对细胞进行外加修饰。
[0024]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0025]图1是本专利技术实施例提供的一种基于感应电荷电渗的细胞三维旋转芯片的结构示意图；
[0026]图2是本专利技术实施例提供的一种第一激发电极、第二激发电极和悬浮电极的结构示意图；
[0027]图3是本专利技术实施例提供的一种细胞三维旋转原理示意图；
[0028]图4是本专利技术实施例提供的一种酵母菌三维旋转的实验结果图；
[0029]图标：1
‑
基底；2
‑
盖片；3
‑
第一激发电极；4
‑
第二激发电极；5
‑
悬浮电极；6
‑
通道；601
‑
通道入口；602
‑
通道出口。
具体实施方式
[0030]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0031]实施例一
[0032]请参见图1和图2，图1是本专利技术实施例提供的一种基于感应电荷电渗的细胞三维
旋转芯片的结构示意图，图2是本专利技术实施例提供的一种第一激发电极、第二激发电极和悬浮电极的结构示意图。本专利技术实施例提供一种基于感应电荷电渗的细胞三维旋转芯片，该细胞三维旋转芯片包括：基底1、盖片2、第一激发电极3、第二激发电极和4悬浮电极5，其中，
[0033]盖片2设置在基底1上，且盖片2上沿预设方向开设有一贯穿盖片2的通道6，其中预设方向例如为盖片2的长度方向；
[0034]第一激发电极3、第二激发电极4和悬浮电极5均设置在基底1上，部分第一激发电极3和部分第二激发电极4位于通道6的正下方，至少一部分悬浮电极5位于通道6的正下方(悬浮电极5可以全部位于通道6的正下方，也可以有一部门位于通道6的正下方、以部分位于盖片2下方)，并且，第一激发电极3和第二激发电极4沿通道6对称设置，悬浮电极5位于第一激发电极3和第二激发电极4之间；
[0035]通过在第一激发电极3和第二激发电极4施加交流电场，产生两个对称、反向和垂直于平面的漩涡，以实现对通道内的细胞的三维旋转操控，也就是说，本实施例通过在第一激发电极3和第二激发电极4同时施加电场，可以产生感应电渗流，从而可以形成旋涡，这样便可以实现对细胞进行三维旋转操控，本实施例通过改变施加交流电场的幅值和频率，便可以改变旋涡的大小和流速。
[0036]进一步地，第一激发电极3和第二激发电极4均平行于通道6的侧边。
[0037]进一步地，盖片2为PDMS(Polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)盖片。
[0038]进一步地，通道6的一端设置有通道本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于感应电荷电渗的细胞三维旋转芯片，其特征在于，所述细胞三维旋转芯片包括：基底、盖片、第一激发电极、第二激发电极和悬浮电极，其中，所述盖片设置在所述基底上，且所述盖片上沿预设方向开设有一贯穿所述盖片的通道；所述第一激发电极、所述第二激发电极和所述悬浮电极均设置在所述基底上，部分所述第一激发电极和部分所述第二激发电极位于所述通道的正下方，至少一部分所述悬浮电极位于所述通道的正下方，并且，所述第一激发电极和所述第二激发电极沿所述通道对称设置，所述悬浮电极位于所述第一激发电极和所述第二激发电极之间；通过在所述第一激发电极和所述第二激发电极施加交流电场，产生两个对称、反向和垂直于平面的漩涡，以实现对所述通道内的细胞的三维旋转操控。2.根据权利要求1所述的基于感应电荷电渗的细胞三维旋转芯片，其特征在于，所述第一激发电极和所述第二激发电极均平行于所述通道的侧边。3.根据权利要求1所述的基于感应电荷电渗的细胞三维旋转芯片，其特征在于，所述盖片为PDMS盖片。4.根据权利要求3所述的基于感应电荷电渗的细胞三维旋转芯片，其特征在于，所述通道的一端设置有通道入口，另一端设置有通道出口，其中，通道入口用于注入含有细胞的溶液，通道出口...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴玉潘，张哲欣，张展，邓玥超，鲁其怀，王少熙，
申请(专利权)人：西北工业大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：