一种基于微电极阵列的单细胞捕获、转移和监测的微流控装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115975797A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202310020316.6(22)申请日2023.01.05(71)申请人西湖大学地址310000浙江省杭州市西湖区转塘街道石龙山街18号(72)发明人章洪永王朋博卞素敏穆罕穆德.萨万(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200专利代理师万尾甜韩介梅(51)Int.Cl.C12M1/42(2006.01)C12M1/36(2006.01)C12M1/00(2006.01)B01L3/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种基于微电极阵列的单细胞捕获、转移和监测的微流控装置(57)摘要本发明公开了一种基于微电极阵列的单细胞捕获、转移和监测的微流控装置，其中微电极阵列包括由若干微电极构成的阵列区域；PCB板用于将各微电极分别与信号发生器或信号采集器连接并单独控制；培养容器壁底部密封固定于基底上，且微电极阵列的阵列区域位于培养容器壁内，电极板嵌于微流控模块底面一同设于培养容器壁内微电极阵列上，微流控模块上设有相互垂直的两个通道用于向电极间输入细胞悬液并控制溶液流动方向。本发明将单细胞操控与微电极阵列技术相结合，在微电极阵列上操控细胞，使得每个电极上有且仅有一个细胞，而且可以在电极之间精确转移细胞，固定细胞，且可记录单个细胞的电生理信号，研究细胞之间的连接和交流。CN115975797ACN115975797A权利要求书1/1页1.一种基于微电极阵列的单细胞捕获、转移和监测的微流控装置，其特征在于，包括：基底、微电极阵列、PCB板、培养容器壁、电极板、微流控模块；所述微电极阵列设置在基底上，包括由若干微电极构成的阵列区域；PCB板用于将所述阵列区域中的各微电极分别与信号发生器或信号采集器连接并单独控制；培养容器壁为筒状壁面，底部密封固定于基底上，且微电极阵列的阵列区域位于培养容器壁内，电极板嵌于微流控模块底面，二者呈一体结构设于培养容器壁内微电极阵列上，微流控模块上设有相互垂直的两个通道，两个通道均与电极板与微电极阵列之间的空间连通，每个通道在微流控模块上均设有入口和出口；电极板通过引线引出。2.根据权利要求1所述的基于微电极阵列的单细胞捕获、转移和监测的微流控装置，其特征在于，所述微电极的尺寸为细胞半径，所述电极板的尺寸为毫米级。3.根据权利要求1所述的基于微电极阵列的单细胞捕获、转移和监测的微流控装置，其特征在于，所述微电极阵列还包括引线区域，每个微电极通过一条引线引出，PCB板上设有与各引线对应的电极。4.根据权利要求1所述的基于微电极阵列的单细胞捕获、转移和监测的微流控装置，其特征在于，所述一体结构的制备方法包括如下：微流控模块是通过在基片上光刻制作模具，用PDMS倒模制成；在浇筑PDMS之前将电极板粘贴在光刻胶上，实现电极板嵌入。5.根据权利要求1所述的基于微电极阵列的单细胞捕获、转移和监测的微流控装置，其特征在于，所述装置能够实现单细胞捕获、转移及监测，具体操作方法包括：将电极板与信号发生器接地连接，PCB板将微电极与信号发生器连接；将细胞悬浮于蔗糖溶液中，通过蠕动泵将细胞悬液注入到微流控通道内，对应的通道出口也利用蠕动泵等流速的吸出液体；待细胞流动稳定后，利用信号发生器，在微电极阵列或任意所需微电极上施加电压，开始捕获细胞；由于电极板与所述微电极的尺寸差异，在竖直方向上产生不均匀电场，使细胞向微电极移动且每个微电极只能吸附一个细胞；待目标细胞被捕获后，若需进行转移，则将过滤后的蔗糖溶液与两个微流控通道的入口均连接，利用蠕动泵控制溶液流动方向，将细胞所在的微电极取消施加电压，释放细胞，随着溶液流动，利用微流控两个垂直通道控制可以将细胞推到任意微电极位置，向目标微电极施加电压，当细胞流动到目标微电极附近时，便会被吸附，实现细胞转移；在细胞捕获和/或转移后，将整个装置静置于细胞培养箱中让细胞贴壁；随后轻柔的取下所述一体结构，向培养容器壁内加入培养基，即可像在培养皿中培养细胞一样，正常观察和换液；进入培养阶段后，不再需要信号发生器操控细胞，可以将PCB板与信号采集器连接，记录细胞生长发育中的电生理信号，真正实现一个微电极记录一个细胞的信号。6.根据权利要求5所述的基于微电极阵列的单细胞捕获、转移和监测的微流控装置，其特征在于，在实验开始前应测定当前状态下最适临界电压，包括如下：组装完成后，保持温度、环境稳定，以固定流速缓缓通入细胞悬液，待细胞流动稳定，从0Vpp开始，以步长为间隔缓缓增大电压，直到出现微电极捕获到细胞，此时即为最适临界电压，施加在微电极上的电压应大于最适临界电压。2CN115975797A说明书1/5页一种基于微电极阵列的单细胞捕获