[发明专利]一种细胞定位单元、阵列、器件及其形成方法

说明书

本发明提供了一种细胞定位单元、阵列、器件及其形成方法，其中细胞定位单元包括：衬底；衬底上的至少一对微电极，微电极之间相间隔且每对微电极相对同一点呈对称分布，以在微电极的端部聚集区域产生正向介电力区域，相邻的微电极连接的电压信号具有相反的相位；细胞定位孔，位于微电极之上，其容纳空间暴露出正向介电力区域，且其容纳空间容纳单个细胞。通过对微电极上施加具有特定幅值、频率及相位交流电信号，使细胞向电极表面移动，由细胞定位微孔配合微电极，使单个细胞精确定位在特定位置。

技术领域

本发明涉及细胞检测技术领域，特别涉及一种细胞定位单元、阵列、器件及其形成方法。

背景技术

细胞是生命活动的基本单元，在生命科学和医学领域，需要对细胞进行分析和研究，对单细胞的操控和分析是目前关注的研究方向之一。

以微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)技术为基础发展起来的微流控芯片(Microfluidic chip)，由于其体积小、集成度高以及反应速度快等优势，在细胞操控和检测领域得到了广泛的应用，可用于对细胞群体或单个细胞进行操控、运输和反应。

此外，将介电电泳技术(Dielectrophoresis,DEP)应用于细胞的操控、分离、检测等方面也为研究热点之一。介电电泳技术是指，在非均匀电场中，悬浮在一定液体介质中的粒子，如生物细胞或其他颗粒，因极化作用在与介质接触的表面诱导出电荷，这些电荷与非均匀电场相互作用，从而导致粒子发生定向迁移的现象，根据细胞定向迁移的方向不同，可具体分为正向介电电泳(positive DEP或pDEP)或负向介电电泳(negative DEP或nDEP)。利用细胞介电电泳技术，可以实现对细胞群体的操控、选择性分离，更进一步如何实现对单细胞的定位及检测等功能。

在现有的文献及公开专利中，有关利用pDEP或nDEP技术定位细胞的研究有所报道。一般地，nDEP定位细胞，是在一组定位微电极的对称中心产生一个“介电陷阱”，位于该处的细胞，受到的介电力正好达到平衡。但是由于nDEP是将细胞推向电场最弱的地方，所以细胞随着离电极的距离越来越远，受到的介电力作用也越来越弱，因而用于细胞定位的力比较弱，定位效果受到很大局限。

利用pDEP定位细胞，将细胞吸引向微电极，具有较强的定位效果，但是，由于pDEP会同时施加在距离电极较近的所有细胞上，将它们均吸引到电极表面，无法保证每个定位电极或电极组上只有一个单细胞，因而也具有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的旨在解决上述技术缺陷，提供一种实现单细胞精确定位的细胞定位单元、阵列及器件。

本发明提供了一种细胞定位单元，包括：

衬底；

衬底上的至少一对微电极，微电极之间相间隔且每对微电极相对同一点呈对称分布，以在微电极的端部聚集区域产生正向介电力区域，相邻的微电极连接的电压信号具有相反的相位；

细胞定位孔，位于微电极之上，其容纳空间暴露出正向介电力区域，且其容纳空间容纳单个细胞。

可选的，所述微电极为条带形，每对微电极的端部相对设置；该细胞定位孔的容纳空间暴露出微电极相对的端部。

可选的，所述微电极为圆环形，每对微电极同心设置；细胞定位孔与微电极同心设置。

可选的，所述细胞定位孔为圆环孔或方形孔，圆环孔的直径或者方形孔的边长的范围为待测细胞的一倍直径和两倍直径之间。

此外，本发明还提供了包含上述细胞定位单元的细胞定位阵列。

此外，本发明有提供了一种细胞定位器件，包括上述的细胞定位阵列；以及，位于衬底之上的容纳细胞定位阵列的流体腔，流体腔开口上具有微流控芯片。