[发明专利]一种基于绝缘体上硅结构的细胞分离微芯片

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于细胞筛选分离的微芯片，具体涉及基于绝缘体上硅(SOI)结构 的细胞分离微芯片。

背景技术

生物细胞通过融合可以形成新的细胞，在现代生物医学工程基础领域有着重要的意 义。融合后细胞的筛选、分离，是对融合细胞进行进一步的培养的前提，能够对融合后 样品进行有效的筛选分离对于细胞融合而言具有极其重要的意义。目前能实现细胞筛选、 分离的方法很多，如荧光分离，直流电场偏转，光钳，显微操作等等。这些方法通常都 需要复杂的结构或者精细的操作，实现起来相当困难，对细胞的伤害也较大，试验效果 欠佳，难以推广。

当两个同源细胞发生融合时，在细胞内部物质发生外流较小的情况下，融合后几个 小时内，细胞体积会变为原来的2倍，根据V＝4πr³/3，细胞的直径会变为原来的120％ 左右，20％的直径差异在光纤检测中可以被明显检出。

同时，生物细胞处于非均匀电场中时，被电场激化形成偶极子，该偶极子在非均匀 电场作用力下发生运动，即介电电泳(dielectrophoresis)，利用电介质电泳可以控制细胞 的运动，在细胞通过微通道的过程中，检测通过细胞是否为融合细胞，利用电介质电泳 现象控制细胞的左右偏转运动，完成细胞的筛选、分离工作。

光学检测与介电力偏转均为非接触操作，作用时间短，不会对细胞产生较大的伤害， 从而保证了细胞的活性。

目前国内在细胞分离芯片研究开发较少，现有的细胞分离芯片一方面在检测时很难 做到不添加加任何染料或荧光材料(这些对细胞都会有所伤害，影响细胞的生物活性)； 另一方面，微电极产生的电场强度和电场梯度比较弱，在细胞的精确控制方面显得比较 弱，而且加工材料选择方面抗腐蚀、抗氧化能力也较弱，本发明能较好解决以上问题。

国内外相关专利如下：

200410017098.8，2004年，复旦大学，孔继烈等；

200510076662.8，2005年，中国科学院电子学研究所，崔大付等；

200510012106.4，2005年，中国科学院电子学研究所，崔大付等；

200480014316.0，2004年，日东电工株式会社，栗津邦男等；

200480007421.1，2004年，日本电气株式会社，佐野亨等；

03818586.5，2003年，日本电气株式会社，饭田一浩等；

200410077992.4，2004年，清华大学，罗国安等；

200510023895.1，2005年，中国科学院上海微系统与信息技术研究所，金庆辉等；

20080025888，2008年，Gotzen，Reiner；

20020079219，June27，2002，Zhao Mingqi；

20020055167，May9，2002，Pourahmadi，Farzad；

20060116741，June1，2006，Palanker，Daniel V.；

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提出了一种基于绝缘体上硅(SOI)结构的细胞分 离微芯片，使其结构简单，提高细胞电融合率，保证细胞筛选、分离的实现与精确控制， 减小对融和后细胞的物理损伤，提高其存活能力。

本发明的技术方案如下：

一种基于绝缘体上硅(SOI)结构的细胞分离微芯片，该芯片由相互结合的两层组成， 第I层为通道层，第II层为盖板层；

所述通道层是在SOI硅片上使用MEMS工艺刻蚀凹槽而形成的微结构，这些微结构 分别是微通道、通过微通道依次连接的样品池、鞘流液池、废液池、融合细胞液池、光 纤凹槽和微电极对结构；所述的微通道、样品池、鞘流池、融合细胞池、废液池相互独 立，又共同连接，共同构成流路系统。

所述光纤凹槽与微通道垂直布置并连通，并在光纤凹槽内沿微通道左右对称布置光 纤，检测流经微通道的细胞溶液，通过光纤获取细胞体积信息，从而判别细胞是否为融 合细胞；

所述微电极对分别设置在融合细胞液池的入口处，通过键合点与外围电路相连接， 引入外围电信号，在微电极对上施加交流电信号，使细胞发生偏转，控制细胞的运动， 从而实现细胞的筛选分离。