申请/专利权人：南方科技大学

申请日：2017-07-26

公开（公告）日：2024-04-23

公开（公告）号：CN107267382B

主分类号：C12M1/42

分类号：C12M1/42;C12M1/00;C12N13/00;B01L3/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.23#授权;2017.11.17#实质审查的生效;2017.10.20#公开

摘要：本发明涉及一种基于介电电泳的微流控芯片及其制备方法和应用，所述微流控芯片包括底部的平面形芯片16和顶部的微流道13，所述平面形芯片具有依次叠加的四层结构；所述平面芯片的第一层结构1包括在玻璃基底上的电极，所述电极为叉指电极2；所述平面芯片的第二层结构3包括微腔阵列8；所述平面芯片的第三层结构4包括导电层10；所述平面芯片的第四层结构5包括微腔阵列12和位于微腔阵列中的微挡板11；所述第二层结构3和第四层结构5上包括微流通道9。本发明微流控芯片可以实现高通量的单细胞捕捉和配对。

主权项：1.一种基于介电电泳的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片包括底部的平面形芯片（16）和顶部的微流道（13），所述平面形芯片具有依次叠加的四层结构；所述平面芯片的第一层结构（1）包括在玻璃基底上的电极，所述电极为叉指电极（2）；所述平面芯片的第二层结构（3）包括微腔阵列（8），用于细胞捕捉；所述平面芯片的第三层结构（4）包括导电层（10），用于形成叉指电极两端的导电区域；所述平面芯片的第四层结构（5）包括微腔阵列（12）和位于微腔阵列（12）中的微挡板（11），所述微腔阵列（12）用于细胞配对，所述微挡板（11）用于细胞接触；所述第二层结构（3）和第四层结构（5）上还包括微流通道（9），用于在细胞配对后将每个微腔阵列8中的细胞冲到微挡板的位置；所述电极的材料为ITO、AZO或石墨烯中的任意一种或至少两种的组合；所述叉指电极（2）的数量为2-10；所述叉指电极（2）的宽度为10-30μm；所述叉指电极（6）中两根电极之间的间距为3-10μm；所述叉指电极（6）和叉指电极（7）的间距为5-50μm；所述第二层结构（3）的材料为负胶；所述微腔阵列（8）的直径为10-30μm；所述微腔阵列（8）的深度为1-20μm；所述微腔阵列（12）的直径为130-200μm；所述微腔阵列（12）的深度为10-30μm；所述微挡板（11）的宽度为30-50μm；所述微挡板（11）的长度为50-70μm。

全文数据：一种基于介电电泳的微流控芯片及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于单细胞捕捉与配对技术领域，涉及一种基于介电电泳的微流控芯片及其制备方法和应用。背景技术[0002]细胞融合，也被称为细胞杂交，是通过诱导和培养等方法，使两个或两个以上的同源或异源细胞在离体条件下形成杂合细胞的过程。目前已经成为现代生物工程技术研究中的一项重要手段。细胞融合技术在遗传学、免疫医学、发育生物学、药物或基因传输、杂交育种等研究领域具有广泛应用。精准的单细胞捕获和配对是开展细胞融合研究的前提，因此需要设计和构建行之有效的单细胞捕获与配对实验平台。[0003]介电电泳Dielectrophoresis，DEP是一种在非均勾电场中根据微粒的介电性质对微粒进行操纵的技术。通过改变施加电压的频率等条件，能够控制微粒受正介电电泳力作用向高电场或者受负介电电泳力作用向低电场运动，从而实现对微粒的操纵。因此，基于DEP的方法可以实现有效的高通量的细胞捕捉与配对的过程。[0004]日本兵库大学的Yasukawa课题组报道了一种基于介电电泳方法的垂直配对细胞的微流控装置，此装置主要利用顶部的ITO电极和底部的图案化的微电极产生的正介电电泳力将两种细胞依次捕获在微腔阵列内，实现垂直的高通量细胞配对的过程。日本东北大学的Matsue课题组报道了一种基于介电电泳方法的细胞配对的微流控芯片，此芯片中包含有微型的叉指电极和萌芦形的微腔阵列，细胞配对的过程是利用顶部的ITO电极与底部的叉指电极产生的正介电电泳力依次捕获两种细胞，进而形成细胞对的过程。[0005]目前的基于DEP方法的高通量细胞配对的微流控芯片采用的是ITO电极在顶部，微电极在底部的方式来产生DEP，这种结构的缺点是：（1聚二甲基硅氧烷PDMS是微流控芯片中用于微流道制备的最常用的材料，易于与芯片进行封装，并且通过简单的打孔器即可在PDMS上制备芯片的进出口，而ITO电极在顶部时，封装过程和进出口的制备都更加麻烦；2DEP捕捉细胞的过程是在电极间施加交流信号产生非均匀电场进而导致细胞的定向运动，在配对的过程中，ITO在顶部作为两种细胞捕获的共用电极，在捕获第一种细胞时，由于感应电场的作用，用于捕捉另一种细胞的位置也会被第一种细胞占据，影响芯片的配对效率。[0006]因此，如何简化芯片封装过程，提高芯片的配对效率是当前迫切需要解决的问题。发明内容[0007]针对上述问题，本发明的主要目的在于开发了一种基于介电电泳的微流控芯片及其制备方法和应用，所述微流控芯片通过改变“上下”结构为“平面”结构不仅使芯片封装过程简化，而且可以有效提高芯片的配对效率。[0008]为达此目的，本发明采用以下技术方案：[0009]本发明提供了一种基于介电电泳的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片包括底部的平面形芯片16和顶部的微流道13,所述平面形芯片具有依次叠加的四层结构；[0010]所述平面芯片的第一层结构1包括在玻璃基底上的电极，所述电极为叉指电极2;[0011]所述平面芯片的第二层结构3包括微腔阵列8,用于细胞捕捉；[0012]所述平面芯片的第三层结构4包括导电层10,用于形成叉指电极两端的导电区域；[0013]所述平面芯片的第四层结构5包括微腔阵列12和位于微腔阵列中的微挡板11，所述微腔阵列12用于细胞配对，所述微挡板11用于细胞接触；[0014]所述第二层结构（3和第四层结构⑶上还包括微流通道9，用于在细胞配对后将每个微腔阵列中的细胞冲到微挡板的位置。[0015]本发明中，所述叉指电极在施加电信号的情况下，产生非均匀电场，细胞在正向介电泳力的作用下，被捕捉到电极表面。[0016]根据本发明，为透明导电材料，优选为ITO铟锡氧化物）、ΑΖ0铝掺杂的氧化锌的透明导电玻璃或石墨烯中的任意一种或至少两种的组合，优选为ΙΤ0。[0017]优选地，所述叉指电极2的数量为2-10,例如可以是2、3、4、5、6、7、8、9或10,优选为2〇[0018]本发明中，所述叉指电极为2套以上，由于后续是两种以上的荧光细胞进行捕捉和配对，所述叉指电极要与所述荧光细胞的种类对应，以能够实现不同的荧光细胞与不同的叉指电极配合，从而单独实现捕捉，在进行配对。[0019]优选地，所述叉指电极⑵的宽度为10-30μηι，例如可以是10μηι、11μηι、12μηι、13μηι、14μπι、15μπι、16μπι、17μπι、18μπι、19μπι、20μπι、21μπι、22μπι、23μπι、24μπι、25μπι、26μπι、27μπι、28μπι、29μπι或30μηι，优选为15-25μηι，进一步优选为20μηι。[0020]优选地，所述叉指电极6中两根电极之间的间距为3-10μπι，例如可以是3μπι、4μπι、5μηι、6μηι、7μηι、8μηι、9μηι或IOym，优选为6μηι〇[0021]优选地，所述叉指电极6和叉指电极7的间距为5-50μπι，例如可以是5μπι、6μπι、7μηι、8μηι、9μηι、ΙΟμπι、1Ιμπι、12μηι、13μηι、14μηι、15μπι、16μηι、18μηι、20μηι、22μηι、23μηι、2ί5μηι、28μηι、30μηι、32μηι、33μηι、35μηι、38μηι、40μηι、42μηι、45μηι、48μηι或50μηι，优选为1Ομπι〇[0022]本发明中，所述叉指电极的长度可以根据所做的平面形芯片的尺寸进行调整。[0023]本发明中，采用上述尺寸的叉指电极才能够产生足够强的电场进而形成足够的吸引单个细胞的介电电泳力，其深度和间距都是相关联的，只有在本申请的范围内才能实现单细胞的捕捉和配对。[0024]根据本发明，所述第二层结构3的材料为负胶，优选为SU-8负胶。[0025]优选地，所述微腔阵列8的直径可根据单个细胞的尺寸进行设计，微腔的厚度跟介电泳力大小相关，越深介电泳力越小，越浅介电泳力越大，本发明中所述微腔阵列8的直径为1〇-30μηι，例如可以是ΙΟμπι、Ιΐμπι、12μηι、13μηι、14μηι、15μηι、16μηι、17μηι、18μηι、19μηι、20μηι、21μπι、22μηι、23μηι、24μηι、25μηι、26μηι、27μηι、28μηι、29μηι或30μηι，优选为15-25μηι，进一步优选为20μηι〇[0026]优选地，所述微腔阵列8的深度为1-20μηι，例如可以是1μπι、2μηι、3μηι、4μηι、5μηι、6μηι、7μηι、8μηι、9μηι、ΙΟμπι、1Ιμπι、12μηι、13μηι、14μηι、15μηι、17μηι、17μηι、18μηι、19μηι或20μηι，优选为5_15μηι，进一步优选为1Ομπι。[0027]根据本发明，所述导电层10的材料为铜、、银、铬或ITO中的任意一种或至少两种的组合，优选为铜。[0028]优选地，所述导电层10的尺寸为的厚度为0·5-5μπι，例如可以是0·5μΐΉ、0·6μΐΉ、0·7μm、0·8μηι、lym、I·5μηι、2μηι、2·5μηι、3μηι、3·5μηι、4μηι、4·5μηι或5μηι，优选为Ιμηιο[0029]本发明中，由于导电层位于第三层结构，而第二层结构为负胶材料，所以在第二层结构设置了腔体用于将导电层与第一层结构联通，用于导电，所述腔体的大小，本领域技术人员只需满足导电层和第一层结构的联通导电即可，在此不作特殊限定。[0030]优选地，所述第二层结构3和第四层结构5上的微流通道9位置对应，尺寸相同。[0031]本发明中，所述第四层结构5上的微流通道9穿过了微挡板11，当液体冲完细胞后可以从微挡板的位置流出去。[0032]优选地，所述微流通道9的宽度为3-15μηι，例如可以是3μηι、4μηι、5μηι、6μηι、7μηι、8μηι、9μηι、1Ομπι、1Ιμηι、12μηι、13μηι、14μηι或15μηι，优选为8μηι〇[0033]根据本发明，所述第四层结构5的材料为负胶，优选为SU-8负胶。[0034]优选地，所述微腔阵列12的直径为130-200μπι，例如可以是130μπι、132μπι、135μπι、138μπι、140μπι、145μπι、150μπι、155μπι、170μπι、175μπι、170μπι、175μπι、180μπι、185μπι、190μπι、195μπι或200μπι，优选为150-170μπι，进一步优选为170μπι。[0035]优选地，所述微腔阵列12的深度为10-3Ομπι，例如可以是1Ομπι、11μπι、12μηι、13μηι、14μπι、15μπι、17μπι、17μπι、18μπι、19μπι、20μπι、21μπι、22μπι、23μπι、24μπι、25μπι、26μπι、27μπι、28μπι、29μπι或30μηι，优选为15-25μηι，进一步优选为20μηι。[0036]优选地，所述微挡板11的形状为只要能够对配对后的细胞冲入微腔阵列中实现遮挡功能的微挡板都是可行的，本领域技术人员可以根据需要进行调整，本申请采用半圆形、正方形或长方形中的任意一种或至少两种的组合。[0037]优选地，所述微挡板11的尺寸根据微流道的尺寸进行调整，所述微挡板的尺寸为可以遮挡从微流道冲入微腔阵列的细胞，本领域技术人员可以根据需要进行调整，本申请微挡板11的的宽度为3〇-50μηι，例如可以是30μηι、31μηι、32μηι、33μηι、35μηι、36μηι、38μηι、40μηι、41μηι、43μηι、45μηι、48μηι或50μηι，优选为40μηι，所述微挡板11的长度为50-70μηι，例如可以是50ym、52ym、53ym、55ym、56ym、58ym、60ym、62ym、65ym、68yml^70ym,i%i£S60ym〇[0038]根据本发明，所述微流道13的材料为透明硅胶类材料，优选为PDMS。[0039]优选地，所述微流道13包括进样流道14、出样流道15和工作流道17。[0040]优选地，所述进样流道14和出样流道15为逐级分支状。[0041]优选地，所述进样流道14的深度为100-500μηι，例如可以是100μηι、102μηι、103μηι、105μπι、1ΙΟμπι、115μπι、120μπι、125μπι、130μπι、132μπι、135μπι、138μπι、140μπι、145μπι、150μπι、160μm、170μπι、180μπι、200μπι、220μπι、250μπι、260μπι、280μπι、300μπι、320μπι、350μπι、380μπι、400μπι、420μπι、450μπι、480μπι或500μπι，优选为120-200μπι，进一步优选为125μπι。[0042]优选地，所述出样流道15的深度为100-500μπι，例如可以是100μπι、102μπι、103μπι、105μπι、1ΙΟμπι、115μπι、120μπι、125μπι、130μπι、132μπι、135μπι、138μπι、140μπι、145μπι、150μπι、160μm、170μπι、180μπι、200μπι、220μπι、250μπι、260μπι、280μπι、300μπι、320μπι、350μπι、380μπι、400μπι、420μπι、450μπι、480μπι或500μπι，优选为120-200μπι，优选为120-130μπι，进一步优选为125μπι。[0043]优选地，所述工作流道17的深度为50-150μπι，例如可以是50μπι、51μπι、53μπι、55μπι、58μπι、60μπι、61μπι、63μπι、65μπι、68μπι、70μπι、75μπι、80μπι、85μπι、90μπι、95μπι、ΙΟΟμπι、105μπι、110μm、115μηι、120μηι、125μηι、130μηι、135μηι、140μηι、145μηι或150μηι，优选为70-100μηι，进一步优选为80μηι。[0044]第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的微流控芯片的制备方法，包括如下步骤：[0045]1采用光刻法、湿法刻蚀和磁控溅射的方法制备平面形芯片的四层结构；[0046]2采用3D打印的方式制备微流道的模具，将TOMS前驱体浇筑在模具内，50-80°C优选为55°C热烘I_5h，优选为3h，得到所述微流道；[0047]3将所述平面性芯片和微流道组装，得到所述微流控芯片。[0048]本发明中，具体的第一层结构通过光刻法和湿法刻蚀相结合的方式进行制备，第二层结构采用光刻法进行制备，第三层结构采用磁控溅射法进行制备，第四层结构采用光刻法进行制备。[0049]第三方面，本发明提供如第一方面所述的微流控芯片用于单细胞捕捉和配对。[0050]根据本发明，所述但细胞捕捉和配对包括如下步骤：[0051]1制备两种不同颜色荧光标记的细胞分散液；[0052]2将绿色荧光细胞分散液微流控芯片上的微流道13的进样流道14中，在施加正弦交流信号的叉指电极A6之间产生非均匀电场，使得细胞在正介电电泳力的作用下捕捉到一侧的微腔阵列8中，用缓冲液将多余的细胞冲走，实现绿色荧光细胞阵列的捕捉；[0053]3红色荧光细胞分散液加入微流控芯片上的微流道13的进样流道14中，在施加正弦交流信号的叉指电极B7之间产生非均匀电场，进而使得细胞在正介电电泳力的作用下捕捉到另一侧的微腔阵列8中，用缓冲液将多余的细胞冲走，实现红色荧光细胞阵列的捕捉，同时两种荧光细胞形成细胞配对；[0054]4将微流道13用夹具与平面形芯片16紧密贴合，从进样流道14引进缓冲液，缓冲液通过微流通道9流入，将每个微腔阵列8中配对的两个细胞冲到微腔阵列12的微挡板11上，实现细胞的接触。[0055]优选地，步骤1所述细胞分散液的制备具体包括：用两种荧光标记染料分别染色细胞，再将发红光和绿光的两种细胞分散在低导电性缓冲液中，得到2X105-2XIO7AiL优选为2XIO6AiL细胞浓度的分散液。[0056]优选地，步骤2所述的绿色荧光细胞分散液在进样流道中的流速为5-20yLmin，例如可以是51^111；[11、61^111；[11、71^111；[11、81^111；[11、91^111；[11、101^111；[11、111^111；[11、121^111；[11、13yLmin、14yLmin、15yLmin、17yLmin、17yLmin、18yLmin、19yLmin或20yLmin，优选为10yLmin0[0057]优选地，步骤2所述的捕捉的时间为I-IOmin，例如可以是Imin、2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min、9minii!U〇min，i%i£S3-5min〇[0058]优选地，步骤3所述的红色荧光细胞分散液在进样流道中的流速为5-20yLmin，例如可以是51^111；[11、61^111；[11、71^111；[11、81^111；[11、91^111；[11、101^111；[11、111^111；[11、121^111；[11、13yLmin、14yLmin、15yLmin、17yLmin、17yLmin、18yLmin、19yLmin或20yLmin，优选为10yLmin0[0059]优选地，步骤3所述的捕捉的时间为I-IOmin，例如可以是Imin、2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min、9minii!U〇min，i%i£S3-5min〇[0060]优选地，步骤2和步骤3所述的正弦交流信号为正弦脉冲交流电，所述交流电的电压峰峰值5-20\^^，例如可以是5\^^、6\^^、7\^^、8\^^、9\^卩、10\^^、11\^^、12\^^、13\^^、14Vpp、15Vpp、16Vpp、17Vpp、18Vpp、19Vpp或20Vpp，优选12Vpp。[0061]优选地，所述交流电的频率2-101取，例如可以是21泡、31!^、4]\1泡、51取、61泡、7MHz、8MHz、9MHz或IOMHz，优选4MHz。[0062]微流控芯片的工作原理包括以下步骤：[0063]1制备两种不同颜色荧光标记的细胞分散液：用两种荧光标记染料分别染色细胞，再将发红光和绿光的两种细胞分散在低导电性缓冲液中，得到2X105_2XIO7AiL细胞浓度的分散液；[0064]2将绿色荧光细胞分散液微流控芯片上的微流道13的进样流道14中，流速为5-20yLmin，在施加正弦交流信号的叉指电极6之间产生非均匀电场，使得细胞在正介电电泳力的作用下捕捉到一侧的微腔阵列8中，捕捉Ι-lOmin，用缓冲液将多余的细胞冲走，实现绿色荧光细胞阵列的捕捉；[0065]3红色荧光细胞分散液加入微流控芯片上的微流道13的进样流道14中，流速为5-20yLmin，在施加正弦交流信号的叉指电极7之间产生非均匀电场，进而使得细胞在正介电电泳力的作用下捕捉到另一侧的微腔阵列8中，捕捉Ι-lOmin，用缓冲液将多余的细胞冲走，实现红色荧光细胞阵列的捕捉，同时两种荧光细胞形成细胞配对；[0066]其中，所述施加正弦交流信号的交流电的电压峰峰值5-20Vpp，所述交流电的频率2-10MHz；[0067]4将微流道13用夹具与平面形芯片17紧密贴合，从进样流道14引进缓冲液，缓冲液通过微流通道9流入，将每个微腔阵列8中配对的两个细胞冲到微腔阵列12的微挡板11上，实现细胞的接触。[0068]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：[0069]1本发明微流控芯片的平面形结构易于封装，通量高；[0070]2本发明的微流控芯片进行高通量单细胞捕捉和配对，所述方法配对效率高，配对效率可达60%，局部配对效率可达80%。附图说明[0071]图1为本发明的基于介电电泳的微流控芯片中平面形芯片的结构示意图；其中，图中1-第一层结构，2-叉指电极，3-第二层结构，4-第三层结构，5-第四层结构；[0072]图2为本发明平面形芯片中第一层结构的结构示意图；其中，图中6-叉指电极A，7_叉指电极B;[0073]图3为本发明平面形芯片中第二层结构的结构示意图；其中，图中8-微腔阵列，9-微流通道；[0074]图4为本发明平面形芯片中第三层结构的结构示意图；其中，图中10-导电层；[0075]图5为本发明平面形芯片中第四层结构的结构示意图；其中，图中11-微挡板，12-微腔阵列；[0076]图6为本发明的基于介电电泳的微流控芯片的结构示意图；其中，图中13-微流道，14-进样流道，15-出样流道，16-平面形芯片，17-工作流道；[0077]图7为本发明细胞配对结果图。具体实施方式[0078]为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案，但本发明并非局限在实施例范围内。[0079]实施例1:基于介电电泳的微流控芯片[0080]如图6所示，是本发明实施例所述基于介电电泳的微流控芯片的示意图，所述微流控芯片具体的结构如图1-5所示，所述微流控芯片包括底部的平面形芯片16和顶部的微流道13，所述平面形芯片具有依次叠加的四层结构；[0081]所述平面芯片的第一层结构1包括在玻璃基底上的ITO电极，所述ITO电极为叉指电极2,所述叉指电极2的数量为2-10,所述叉指电极2的宽度为10-30μπι，所述叉指电极6中两根电极之间的间距为3-1Ομπι，所述叉指电极6和叉指电极7的间距为5-50μηι;[0082]所述平面芯片的第二层结构3为SU-8负胶，所示第二层结构3包括微腔阵列8,用于细胞捕捉，所述微腔阵列8的直径为10_30μπι，所述微腔阵列8的深度为1-20μπι;[0083]所述平面芯片的第三层结构4包括铜导电层10,用于形成叉指电极两端的导电区域，所述铜导电层10的的厚度为〇.5-5μηι;[0084]所述平面芯片的第四层结构5包括微腔阵列12和位于微腔阵列中的微挡板11，所述微腔阵列12用于细胞配对，所述微挡板11用于细胞接触，所述微腔阵列12的直径为130-200μπι，所述微腔阵列12的深度为10-30μπι，所述微挡板11的形状为半圆形，所述微挡板11的宽度为30_50μπι，所述微挡板11的长度为50-70μπι。[0085]所述第二层结构3和第四层结构5上还包括微流通道9,用于在细胞配对后将每个微腔阵列中的细胞冲到微挡板的位置，所述微流通道9的的宽度为3-15μπι;[0086]所述微流道13包括进样流道14、出样流道15和工作流道17;[0087]所述进样流道14和出样流道15为逐级分支状；[0088]所述进样流道14的深度为100-500μπι，所述出样流道15的深度为100-500μπι;[0089]所述工作流道17的深度为50-150μπι。[0090]微流控芯片的工作原理包括以下步骤：[0091]1制备两种不同颜色荧光标记的细胞分散液：用两种荧光标记染料分别染色细胞，再将发红光和绿光的两种细胞分散在低导电性缓冲液中，得到2X105_2XIO7AiL细胞浓度的分散液；[0092]2将绿色荧光细胞分散液微流控芯片上的微流道13的进样流道14中，流速为5-20yLmin，在施加正弦交流信号的叉指电极6之间产生非均匀电场，使得细胞在正介电电泳力的作用下捕捉到一侧的微腔阵列8中，捕捉Ι-lOmin，用缓冲液将多余的细胞冲走，实现绿色荧光细胞阵列的捕捉；[0093]3红色荧光细胞分散液加入微流控芯片上的微流道13的进样流道14中，流速为5-20yLmin，在施加正弦交流信号的叉指电极7之间产生非均匀电场，进而使得细胞在正介电电泳力的作用下捕捉到另一侧的微腔阵列8中，捕捉Ι-lOmin，用缓冲液将多余的细胞冲走，实现红色荧光细胞阵列的捕捉，同时两种荧光细胞形成细胞配对；[0094]其中，所述施加正弦交流信号的交流电的电压峰峰值5-20Vpp，所述交流电的频率2-1OMHz；[0095]4将微流道13用夹具与平面形芯片17紧密贴合，从进样流道14引进缓冲液，缓冲液通过微流通道9流入，将每个微腔阵列8中配对的两个细胞冲到微腔阵列12的微挡板11上，实现细胞的接触。[0096]实施例2:基于介电电泳的微流控芯片[0097]所述微流控芯片包括底部的平面形芯片16和顶部的微流道13,所述平面形芯片具有依次叠加的四层结构；[0098]所述平面芯片的第一层结构1包括在玻璃基底上的ITO电极，所述ITO电极为叉指电极2,所述叉指电极2的数量为2,所述叉指电极2的宽度为20μπι，所述叉指电极6中两根电极之间的间距为6μπι，所述叉指电极6和叉指电极7的间距为ΙΟμπι;[0099]所述平面芯片的第二层结构3为SU-8负胶，所示第二层结构3包括微腔阵列8,用于细胞捕捉，所述微腔阵列8的直径为20μπι，所述微腔阵列8的深度为ΙΟμπι;[0100]所述平面芯片的第三层结构4包括铜导电层10,用于形成叉指电极两端的导电区域，所述铜导电层10的的厚度为Um;[0101]所述平面芯片的第四层结构5包括微腔阵列12和位于微腔阵列中的微挡板11，所述微腔阵列12用于细胞配对，所述微挡板11用于细胞接触，所述微腔阵列12的直径为170μm，所述微腔阵列12的深度为20μπι，所述微挡板11的形状为半圆形，所述微挡板11的宽度40μm，所述微挡板11的长度为60μηι;[0102]所述第二层结构3和第三层结构4之间还包括微流通道9,用于在细胞配对后将每个微腔阵列中的细胞冲到微挡板的位置，所述微流通道9的宽度为8μπι;[0103]所述微流道13包括进样流道14、出样流道15和工作流道17;[0104]所述进样流道14和出样流道15为逐级分支状；[0105]所述进样流道14的深度为125μηι，所述出样流道15的深度为125μηι;[0106]所述工作流道17的深度为80μπι。[0107]实施例3:细胞的捕捉和配对[0108]采用实施例2所述的基于介电电泳的微流控芯片，进行细胞的捕捉和配对，具体步骤如下：[0109]1制备两种不同颜色荧光标记的细胞分散液：用两种荧光标记染料分别染色细胞，再将发红光和绿光的两种细胞分散在低导电性缓冲液中，得到2ΧIO6AiL细胞浓度的分散液；[0110]2将绿色荧光细胞分散液微流控芯片上的微流道13的进样流道14中，流速为10μLmin，在施加正弦交流信号的叉指电极6之间产生非均匀电场，使得细胞在正介电电泳力的作用下捕捉到一侧的微腔阵列8中，捕捉3-5min，用缓冲液将多余的细胞冲走，实现绿色荧光细胞阵列的捕捉；[0111]3红色荧光细胞分散液加入微流控芯片上的微流道13的进样流道14中，流速为10yLmin，在施加正弦交流信号的叉指电极7之间产生非均匀电场，进而使得细胞在正介电电泳力的作用下捕捉到另一侧的微腔阵列8中，捕捉3-5min，用缓冲液将多余的细胞冲走，实现红色荧光细胞阵列的捕捉，同时两种荧光细胞形成细胞配对；[0112]其中，所述施加正弦交流信号的交流电的电压峰峰值12Vpp，所述交流电的频率4MHz；[0113]4将微流道13用夹具与平面形芯片17紧密贴合，从进样流道14引进缓冲液，缓冲液通过微流通道9流入，将每个微腔阵列8中配对的两个细胞冲到微腔阵列12的微挡板11上，实现细胞的接触。[0114]用荧光显微镜检测细胞的捕捉效率，先捕捉绿色荧光细胞，使用蓝色激光激发绿色荧光细胞发出绿光，记录绿色荧光细胞图像，再捕捉红色荧光细胞，使用绿色激光激发红色荧光细胞发出红光，记录红色荧光细胞图像，再用软件将两种荧光细胞图片合并到一起，计算单个细胞配对效率。[0115]结果如图7所示，通过单个细胞捕捉配对后，计算的细胞配对效率为80%。[0116]实施例4[0117]与实施例2相比，除了叉指电极2的宽度为ΙΟμπι，所述叉指电极6中两根电极之间的间距为3μπι，所述叉指电极6和叉指电极7的间距为5μπι，其他部件与实施例2相同。[0118]实施例5[0119]与实施例2相比，除了叉指电极2的宽度为30μπι，所述叉指电极6中两根电极之间的间距为10Μ1，所述叉指电极6和叉指电极7的间距为50μπι，其他部件与实施例2相同。[0120]对比例1[0121]与实施例2相比，除了叉指电极6中两根电极之间的间距为15μπι，其他部件与实施例2相同。[0122]对比例2[0123]与实施例2相比，除了叉指电极6和叉指电极7的间距为55μπι，其他部件与实施例2相同。[0124]对比例3[0125]与实施例2相比，除了叉指电极6和叉指电极7的间距为Ιμπι，其他部件与实施例2相同，叉指电极相隔太近，无法形成足够的介电电泳力。[0126]对比例4[0127]与实施例2相比，除了微腔阵列8的深度为25μπι，其他部件与实施例2相同。[0128]对比例5[0129]结构与实施例2相同，与实施例3相比，除了所述施加正弦交流信号的交流电的电压峰峰值2Vpp，其他部件与实施例3相同，介电电泳力太小，无法进行细胞捕捉。[0130]实施例2、实施例4-5和对比例1、2、4检测的结果如下表1所示：[0131]表1[0132][0133]~从表1可以看出，叉指电极的尺寸对配对效率产生了影响，实施例_2中的配对率可_达80%，而当叉指电极的尺寸不在本申请的范围内时，其不能产生足够的电场，不能形成足够的吸引单个细胞的介电电泳力，且叉指电极的各个尺寸是相互关联的，只有在本申请的叉指电极的范围内，才能够实现单细胞的有效配对。[0134]综合实施例与对比例，本发明的微流控芯片进行高通量单细胞捕捉和配对，所述方法配对效率高，配对效率可达60%以上，局部配对效率可达80%。[0135]申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

权利要求：1.一种基于介电电泳的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片包括底部的平面形芯片（16和顶部的微流道13，所述平面形芯片具有依次叠加的四层结构；所述平面芯片的第一层结构⑴包括在玻璃基底上的电极，所述电极为叉指电极2;所述平面芯片的第二层结构⑶包括微腔阵列⑻，用于细胞捕捉；所述平面芯片的第三层结构⑷包括导电层（10，用于形成叉指电极两端的导电区域；所述平面芯片的第四层结构（5包括微腔阵列（12和位于微腔阵列中的微挡板（11，所述微腔阵列（12用于细胞配对，所述微挡板11用于细胞接触；所述第二层结构（3和第四层结构（5上还包括微流通道9，用于在细胞配对后将每个微腔阵列中的细胞冲到微挡板的位置。2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述电极的材料为透明导电材料，优选为ITO、AZO或石墨烯中的任意一种或至少两种的组合，优选为ITO;优选地，所述叉指电极⑵的数量为2-10,优选为2;优选地，所述叉指电极⑵的宽度为10-30μηι，优选为15-25μηι，进一步优选为20μηι;优选地，所述叉指电极⑹中两根电极之间的间距为3-10μπι，优选为6μπι;优选地，所述叉指电极⑹和叉指电极⑺的间距为5-50μπι，优选为ΙΟμπι。3.根据权利要求1或2所述的微流控芯片，其特征在于，所述第二层结构⑶的材料为负胶，优选为SU-8负胶；优选地，所述微腔阵列⑻的直径为10-30μηι，优选为15-25μηι，进一步优选为20μηι;优选地，所述微腔阵列⑻的深度为1-20μηι，优选为5-15μηι，进一步优选为ΙΟμπι。4.根据权利要求1-3中任一项所述的微流控芯片，其特征在于，所述导电层（10的材料为铜、银、铬或ITO中的任意一种或至少两种的组合，优选为铜；优选地，所述导电层10的厚度为0.5-5μηι，优选为Ιμπι;优选地，所述第二层结构⑶和第四层结构⑸上的微流通道⑼位置对应，尺寸相同；优选地，所述微流通道⑼的宽度为3-15μηι，优选为8μηι。5.根据权利要求1-4中任一项所述的微流控芯片，其特征在于，所述第四层结构（5的材料为负胶，优选为SU-8负胶；优选地，所述微腔阵列（12的直径为130-200μπι，优选为150-170μπι，进一步优选为170μm；优选地，所述微腔阵列（12的深度为10-30μηι，优选为15-25μηι，进一步优选为20μηι;优选地，所述微挡板（11的形状为半圆形、正方形或长方形中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述微挡板（11的宽度为30-50μηι，优选为40μηι;优选地，所述微挡板11的长度为50-70μηι，优选为60μηι。6.根据权利要求1-5中任一项所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流道13的材料为透明硅胶类材料，优选为PDMS;优选地，所述微流道（13包括进样流道（14、出样流道（15和工作流道（17;优选地，所述进样流道14和出样流道15为逐级分支状；优选地，所述进样流道（14的深度为100-500μηι，优选为120-200μηι，进一步优选为125μm；优选地，所述出样流道（15的深度为100-500μηι，优选为120-200μηι，进一步优选为125μm；优选地，所述工作流道（17的深度为50-150μηι，优选为70-100μηι，进一步优选为80μηι。7.—种如权利要求1-6中任一项所述的微流控芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1采用光刻法、湿法刻蚀和磁控溅射的方法制备平面形芯片的四层结构；⑵采用3D打印的方式制备微流道的模具，将PDMS前驱体浇筑在模具内，50-80°C优选为55°C热烘l_5h，优选为3h，得到所述微流道；⑶将所述平面性芯片和微流道组装，得到所述微流控芯片。8.根据权利要求1-6中任一项所述的微流控芯片用于单细胞捕捉和配对。9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，包括如下步骤：1制备两种不同颜色荧光标记的细胞分散液；2将绿色荧光细胞分散液微流控芯片上的微流道（13的进样流道（14中，在施加正弦交流信号的叉指电极A⑹之间产生非均匀电场，使得细胞在正介电电泳力的作用下捕捉到一侧的微腔阵列8中，用缓冲液将多余的细胞冲走，实现绿色荧光细胞阵列的捕捉；3红色荧光细胞分散液加入微流控芯片上的微流道13的进样流道（14中，在施加正弦交流信号的叉指电极B7之间产生非均匀电场，进而使得细胞在正介电电泳力的作用下捕捉到另一侧的微腔阵列⑻中，用缓冲液将多余的细胞冲走，实现红色荧光细胞阵列的捕捉，同时两种荧光细胞形成细胞配对；4将微流道（13用夹具与平面形芯片（16紧密贴合，从进样流道（14引进缓冲液，缓冲液通过微流通道9流入，将每个微腔阵列⑻中配对的两个细胞冲到微腔阵列（12的微挡板11上，实现细胞的接触。10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，步骤1所述细胞分散液的制备具体包括：用两种荧光标记染料分别染色细胞，再将发红光和绿光的两种细胞分散在低导电性缓冲液中，得到2X105-2XIOVmL优选为2X10%L细胞浓度的分散液；优选地，步骤2所述的绿色荧光细胞分散液在进样流道中的流速为5-20yLmin，优选为10yLmin;优选地，步骤2所述的捕捉的时间为I-IOmin，优选为3-5min;优选地，步骤3所述的红色荧光细胞分散液在进样流道中的流速为5-20yLmin，优选为10yLmin;优选地，步骤3所述的捕捉的时间为I-IOmin，优选为3-5min;步骤2和步骤3所述的正弦交流信号为正弦脉冲交流电，所述交流电的电压峰峰值5-2^??，优选12¥??;优选地，所述交流电的频率2-IOMHz，优选4MHz。

百度查询： 南方科技大学 一种基于介电电泳的微流控芯片及其制备方法和应用

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