一种含有柔性电极的微流控电生理芯片制造技术

本实用新型专利技术公开一种含有柔性电极的微流控电生理芯片，主要包括底板、柔性微电极阵列和细胞腔室板；所述细胞腔室板固定于底板上并通过底板上的微腔室、微通道和通孔形成具有与外界连通的灌注通道的密封腔室；柔性微电极阵列的金属电极的微电极阵列点位于密封腔室内，引线端口显露于微流控电生理芯片表面。本实用新型专利技术具有一个可用于培养细胞的密封腔室，不仅能实现对密封腔室内培养的细胞进行连续动态灌注和电信息采集，还能有效避免动态灌注产生的漏液问题，实现可靠的密封。实现可靠的密封。实现可靠的密封。

【技术实现步骤摘要】
一种含有柔性电极的微流控电生理芯片


[0001]本技术属于生物医学工程中细胞的电生理信息采集
，具体涉及一种含有柔性电极的微流控电生理芯片。

技术介绍

[0002]细胞电生理的研究对细胞群体的协同作用的探索，细胞之间信息传递的揭示以及药物研发都具有重要意义。传统的电生理信号检测手段主要有膜片钳和微电极阵列(MEA)两种方式。膜片钳大多都是以金属微丝和玻璃电极为主，存在检测通道数量少、操作繁琐的缺点。
[0003]随着微机电系统(MEMS)的发展，加工技术也越来越先进，当前采用MEMS工艺能轻而易举的制备出微电极阵列，其不仅能实现对电生理细胞的高分辨率检测，还能大大简化实验步骤，增加检测通道数量。现有技术中基于微电极阵列的电生理信号检测手段主要是通过MEA板实现，MEA板主要用来传递并检测单个细胞动作电位变化情况以及多个细胞的局部场电位。MEA板是通过MEMS加工将金属沉积在玻璃板上，并形成钝化层、电极和引线，制作过程复杂。当前，商用的含有MEA板的细胞培养器皿通常是开放的结构，这种器件难以实现对细胞中的培养液进行实时动态灌注，并且，由于MEA板上培养细胞的环境是开放的，也很容易受到环境因素影响。目前，通过微流控芯片与MEA板的键合，虽能获得密封的细胞培养空腔，实现对在其内培养的细胞进行实时动态灌注，但是受限于键合技术，含有电极连线的部分往往会出现漏液现象，难以实现可靠的密封。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本技术提出一种含有柔性电极的微流控电生理芯片，该芯片采用柔性微电极阵列代替传统的MEA板，并使用键合工艺将柔性微电极阵列封装微流控芯片内，该芯片内具有一个可用于培养细胞的密封腔室，不仅能实现对密封腔室内培养的细胞进行连续动态灌注和电信息采集，还能有效避免动态灌注产生的漏液问题，实现可靠的密封。
[0005]本技术公开一种含有柔性电极的微流控电生理芯片，主要包括底板、柔性微电极阵列和细胞腔室板；所述底板上具有一用于放置柔性微电极阵列的凹槽；所述柔性微电极阵列置于凹槽内，包括柔性衬底和金属电极，所述金属电极两端分别设有微电极阵列点和引线端口，所述金属电极除微电极阵列点和引线端口之外其余部分均包覆于柔性衬底内；所述细胞腔室板包括设置在与底板相邻表面上的微腔室和至少两条微通道以及贯通于细胞腔室板的至少两个通孔，所述微通道的一端连接微腔室，另一端对应连接一个通孔；所述细胞腔室板固定于底板上并通过所述微腔室、微通道和通孔形成具有与外界连通的灌注通道的密封腔室；所述金属电极的微电极阵列点位于密封腔室内，引线端口显露于微流控电生理芯片表面。
[0006]可选的，所述凹槽形状大小与柔性微电极阵列的形状大小相吻合，所述凹槽的深
度与柔性微电极阵列的厚度基本一致。
[0007]可选的，所述底板和细胞腔室板均为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、环烯烃类共聚物材料中的任意一种。
[0008]可选的，所述柔性衬底采用具有生物相容性的材料制作。
[0009]可选的，所述柔性衬底的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯中的任意一种。
[0010]可选的，所述微腔室中与通道连接的侧壁与微通道之间形成的外夹角大于90度。
[0011]可选的，所述微腔室为正六边形，所述灌注通道分别设置在正六边形相对的两个顶角处。
[0012]可选的，所述微通道具有两条，所述通孔具有两个，以形成一进一出两条灌注通道。
[0013]可选的，所述金属电极的微电极阵列点位于所述密封腔室的正中央。
[0014]可选的，所述柔性微电极阵列通过溶剂键合方式固定于细胞腔室板的凹槽内；所述底板和细胞腔室板通过溶剂键合方式固定连接。
[0015]本技术所公开的含有柔性电极的微流控电生理芯片具有以下有益效果：
[0016](1)本技术通过将柔性微电极阵列封装在微流控芯片内，既可以在密封腔室内培养细胞时进行动态灌注，还能通过柔性微电极阵列采集微腔室内细胞的电生理信息；并且，该微流控电生理芯片中柔性微电极阵列的金属电极大部分包覆于柔性衬底内，能够有效避免长期动态灌注产生的漏液问题，大大提升芯片的使用寿命。
[0017](2)本技术可通过溶剂键合等方式将柔性微电极阵列的柔性衬底固定于底板的凹槽内，并形成柔性衬底与底板和细胞腔室板之间的强有力黏附，进一步提升密封效果和可靠性。
[0018](3)本技术不同于MEA板的开放式培养方案，该微流控电生理芯片采用相对封闭的密封腔室培养细胞，不会受到外界空气以及环境的污染。
附图说明
[0019]图1为微流控电生理芯片的结构示意图；
[0020]图2为微流控电生理芯片的爆炸图；
[0021]图3为柔性微电极阵列的结构示意图；
[0022]图4为细胞腔室板的结构示意图；
[0023]附图标注：1
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底板、11
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凹槽，2
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柔性微电极阵列、21
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柔性衬底、22
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金属电极、221
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微电极阵列点、221
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引线端口，3
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细胞腔室板、31
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微腔室、32
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微通道、33
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通孔。
具体实施方式
[0024]下面将结合具体实施例和附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0025]在本技术的描述中，若出现“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的
术语，其为基于附图所示方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语"包括"和"具有"以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。
[0026]结合图1至图4所示，实施例中公开一种含有柔性电极的微流控电生理芯片，主要由底板1、柔性微电极阵列2和细胞腔室板3三部分组成。其中，底板1为PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)板材制作的板状结构，在其它实施例中，底板1还可以采用PC(聚碳酸酯)、PS(聚苯乙烯)、COC(环烯烃类共聚物)等材料制作，只要能实现溶剂键合即可。底板1中部具有一凹槽11。凹槽11具体可使用微铣削精加工形成，凹槽11用于放置柔性微电极阵列2。作为一种优选，凹槽11和柔性微电极阵列2的形状大小相吻合，以避免柔性微电极阵列2的晃动和移位。底板上凹槽11的深度与柔性微电极阵列2的厚度也基本保持一致，例如，柔性微电极阵列厚度约为50μm，凹槽的深度也为50μ本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有柔性电极的微流控电生理芯片，其特征在于，包括底板、柔性微电极阵列和细胞腔室板；所述底板上具有一用于放置柔性微电极阵列的凹槽；所述柔性微电极阵列置于凹槽内，包括柔性衬底和金属电极，所述金属电极两端分别设有微电极阵列点和引线端口，所述金属电极除微电极阵列点和引线端口之外其余部分均包覆于柔性衬底内；所述细胞腔室板包括设置在与底板相邻表面上的微腔室和至少两条微通道以及贯通于细胞腔室板的至少两个通孔，所述微通道的一端连接微腔室，另一端对应连接一个通孔；所述细胞腔室板固定于底板上并通过所述微腔室、微通道和通孔形成具有与外界连通的灌注通道的密封腔室；所述金属电极的微电极阵列点位于密封腔室内，引线端口显露于微流控电生理芯片表面。2.如权利要求1所述的微流控电生理芯片，其特征在于，所述凹槽形状大小与柔性微电极阵列的形状大小相吻合，所述凹槽的深度与柔性微电极阵列的厚度基本一致。3.如权利要求1所述的微流控电生理芯片，其特征在于，所述底板和细胞腔室板均为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、环烯烃...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕品，王子杰，潘挺睿，
申请(专利权)人：中国科学技术大学苏州高等研究院，
类型：新型
国别省市：