电极集成式微筛组件制造技术

本发明专利技术涉及一种用于通过一个或更多个细胞的电学性能来检测和/或表征所述一个或更多个细胞的设备，所述设备包括至少一个电极集成式微筛组件，其中，所述组件包括：a)微筛装置，诸如微筛阵列，所述微筛装置包括用于保持所述细胞的一个或更多个微孔；和b)基板，所述基板包括一对或更多对相对布置的第一电极和第二电极，其中，所述微筛装置连接到所述基板，以使得所述一对或更多对电极中的每对电极被配置成在所述微筛装置的至少一个微孔中形成电场，并且其中，所述第一电极被布置成与所述第二电极平行。极平行。极平行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电极集成式微筛组件


[0001]本专利技术涉及一种用于通过细胞的电学性能来检测和/或表征所述细胞的设备。此外，本专利技术涉及一种包括一个或更多个微孔的微筛装置。本专利技术还涉及一种包括一对或更多对第一电极和第二电极的基板。本专利技术还涉及一种用于通过细胞的电学性能来检测和/或表征所述细胞的方法，以及一种用于确定细胞的偏转的装置的用途。

技术介绍

[0002]微筛装置(诸如微筛阵列)典型地已经被研发用于各种生物技术应用，诸如体外诊断、细胞分离分析、细胞培养分析、免疫分析和类体内细胞培养分析(例如器官芯片)。在基于微筛的分析中，一个或更多个细胞(例如，细胞群)与微筛装置(诸如微筛阵列，即，包括一个或更多个微孔的人工装置)接触。已经发现，基于微筛的分析提供了在特定组织形成中，甚至在单细胞水平上，细胞内和细胞外机制以及细胞相互作用的详细理解。在微筛装置的情况下，流体动力流可以被用于在微孔内捕获(保持)细胞或细胞群，甚至单个细胞。一旦细胞被保持在所述微孔中，流体动力阻力就阻止另一细胞被保持在同一微孔中。有关体外分析的完整概述参考Tietz临床化学和分子诊断学教科书(Connell，2012年，第5版)。
[0003]通常，基于微筛的分析与光学显微镜结合使用。然而，在药物筛选的应用示例中，使用每个培养样品的光学显微镜来检查微筛孔中细胞接种的产量并通过该光学显微镜来监测它们在例如干细胞分化过程中的位置和行为是麻烦且昂贵的。此外，用于使监测更容易的染料对于生物细胞来说是有毒的(Pan,Y.、Hu,N.、Wei,X.、Gong,L.、Zhang,B.、Wan，H.、Wang，P.，2019年，3D cell
‑
based biosensor for cell viability and drug assessment by 3D electric cell/matrigel
‑
substrate impedance sensing.Biosens.Bioelectron，第130期，第344
‑
351页)。因此，在这种分析之后，细胞可能死亡，并且分析应停止。作为使用光学显微镜的替代方案，一种解决方案是在这种微筛装置的微孔的侧壁上集成薄膜电极，以检测和/或表征细胞活性并以类似于平面微电极阵列(MEA)配置的方式将这些电极连接到接触线。
[0004]将微筛装置与微电极阵列(MEA)相结合的这种基于微机电系统(MEMS)的设备能够读出细胞群(甚至在单个细胞水平上)的信号。在电极与细胞培养装置集成的常规策略中，使用硅微筛基板。虽然可以从这种硅基集成式结构收集潜在的信息量非常大且丰富的数据，然而，在药物筛选应用中使用这些常规基板(即，具有集成在微孔的侧壁上的薄膜电极的硅微筛)所涉及的成本很高并且限制了新药的基础研究和药物研发的进展。此外，制造具有集成在微孔的侧壁上的相对定位的薄膜电极的硅微筛是具有挑战性的，并且制造的产率低。而且，具有集成在微孔的侧壁上的薄膜电极的所述微筛的可重复使用性低。薄膜侧壁电极与细胞或细胞群接触，并且在再次使用之前需要严格清洁。这种可重复使用性的缺乏限制了例如新药的基础研究和药物筛选应用的进展。
[0005]除了使用硅微筛基板之外，还研发了一种用于细胞培养实验的更具成本效益的聚合物微筛基板(E.Moonen、R.Luttge和J.P.Frimat，Microelectron.Eng.，197，1(2018))。完
全由聚合物(例如，塑料、Norland Optical Adhesive 81(“NOA81”)等)制成的所述微筛基板被示出具有比硅低得多的硬度并且因此服务于更好且更具成本效益的测量策略。然而，在这种基于聚合物的微筛装置的微孔的侧壁上集成常规的相对定位的薄膜电极被证明不像硅微筛那样简单。因此，需要提供用于将适用于检测和/或表征细胞活性的电极与包括微孔的基于聚合物的微筛集成在一起的新策略。
[0006]定义
[0007]本公开的一部分包含受到版权保护的材料(诸如但不限于图表、设备照片或本提交(其版权保护在任何权限内是或可能是可得到的)的任何其它方面。版权拥有者不反对任何人对专利文件或专利公开的传真复制，因为它出现在专利局专利文件或记录中，但在其它方面无论如何保留所有版权。
[0008]在说明书和权利要求书中使用了与本专利技术的方法、组合物、用途和其它方面相关的各种术语。除非另有说明，否则这些术语在本专利技术所属的领域中应被赋予它们的通常含义。其它明确定义的术语应以与本文中提供的定义一致的方式来解释。虽然在本专利技术的测试的实践中可以使用与本文中描述的方法和材料类似或等效的任何方法和材料，但本文中描述了优选的材料和方法。
[0009]“2D”：术语2D(也被称为二维)指的是对象的几何设置，其中对象被定义为具有以长度和宽度这两个参数表示的两个维度。通常，呈2D的对象是平坦表面的形式，即平面对象，例如圆形、正方形、矩形等。
[0010]“3D”：术语3D(也被称为三维)指的是对象的几何设置，其中对象被定义为具有以包括宽度、高度和长度在内的参数的任何组合来表示的三个维度。如本文中所使用的，3D尺寸也可以通过对象的直径(即，宽度和长度)和高度或者通过对象的这种基本几何形状和高度的变化来表示。例如，3D孔可以具有100μm的直径和100μm的高度，从而使其具有例如圆柱体的形式的3D尺寸。三维对象的示例是立方体、圆柱体、圆锥体、长方体、金字塔等等。
[0011]“一(“a”、“an”)”和“所述”：这些单数形式的术语可能包括复数所指物，除非内容另有明确规定。因此，例如，对“一细胞”的引用包括两个或更多个细胞的组合等。
[0012]“约”和“大约”：当涉及诸如量、持续时间等的可测量值时，这些术语意味着包括偏离指定值的
±
20％或
±
10％、更优选地偏离指定值的
±
5％、甚至更优选地偏离指定值的
±
1％、以及还更优选地偏离指定值的
±
0.1％的变化，因为这样的变化适合于执行所公开的方法。
[0013]“和/或”：术语“和/或”是指一种情况，其中所阐述的情况中的一种或更多种可能单独发生，或与至少一种所阐述的情况组合在一起发生，直至与所有所阐述的情况组合在一起发生。
[0014]“阵列”：术语“阵列”是指通常在行和列中的类似的对象的系统装置。本文中使用的术语与术语“装置”和“基板”可互换地使用。在生物技术科学中，术语“阵列”通常用于指多路复用芯片实验室(multiplex lab
‑
on
‑
a
‑
chip)(即，适合同时进行多个实验测量的对象)。本文中使用的阵列包括微阵列，即小型化、多路复用芯片实验室。
[0015]“组件”：该术语通常指将多个部件组合成一装配对象。如本文中所使用的“组件”被用于指“装置”(诸如阵列)的组合，这被解释为使得其被插入到“基板”上。
[0016]“包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于通过一个或更多个细胞的电学性能来检测和/或表征所述一个或更多个细胞的设备，所述设备包括至少一个电极集成式微筛组件，其中，所述至少一个电极集成式微筛组件包括：a.微筛装置，诸如微筛阵列，所述微筛装置包括用于保持所述一个或更多个细胞的一个或更多个微孔；以及b.基板，所述基板包括一对或更多对相对布置的第一电极和第二电极，其中，所述微筛装置连接到所述基板，以使得所述一对或更多对电极中的每对电极被配置成在所述微筛装置的至少一个微孔中形成电场，并且其中，所述第一电极被布置成与所述第二电极平行。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述微筛装置以可拆卸的方式连接到所述基板。3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述微筛装置包括一对或更多对槽，所述一对或更多对槽被布置成使得每对第一电极和第二电极能够被接收到相应的一对槽中。4.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述第一槽布置在距所述第二槽至多75μm、优选地至多50μm、更优选地约20μm的距离处。5.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述槽包括深度、宽度和高度，所述深度、宽度和高度中的每个被设置成用于接收相应的电极，和/或其中，所述槽具有至多70μm、优选地至多50μm、更优选地约20μm的深度，和/或所述槽具有至多70μm、优选地至多50μm、更优选地约20μm的宽度，和/或所述槽具有至多200μm、优选地约100μm的高度。6.一种基板，所述基板包括一对或更多对相对布置的第一电极和第二电极，以用于在通过一个或更多个细胞的电学性能来检测和/或表征所述一个或更多个细胞的设备中使用，其中，所述第一电极布置成与所述第二电极平行。7.根据权利要求6所述的基板，其中，所述第一电极布置在距所述第二电极至多75μm、优选地至多50μm、更优选地约20μm的距离处。8.根据权利要求6或7所述的基板，其中，所述第一电极和所述第二电极具有至多200μm、优选地约100μm的高度，和/或所述第一电极和所述第二电极具有至多70μm、优选地至多50μm、更优选地约20μm的深度，和/或所述第一电极和所述第二电极具有至多70μm、优选地至多50μm、更优选地约20μm的宽度。9.根据权利要求6至8中的任一项所述的基板，其中，所述电极由导电材料制成，优选地由金属制成，其中，所述金属优选地从由铜、锌、镍、铅、汞、银、锌、铝、金、铁或包括任一所述金属的合金组成的组中选取。10.根据权利要求6至9中的任一项所述的基板，其中，所述基板包括孔，其中，所述孔包括至多10μm、优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷吉那，
申请(专利权)人：埃因霍芬理工大学，
类型：发明
国别省市：