[发明专利]基于诱导电荷电渗微旋涡的直接颗粒分离芯片及其应用和分离方法

说明书

一种基于诱导电荷电渗微旋涡的直接颗粒分离芯片及其应用和分离方法，涉及微/纳尺度的颗粒分离技术。颗粒分离芯片包括带有电极结构的玻璃基底和置于玻璃基底上的带有通道结构的PDMS盖片，入口通道位于悬浮电极的正上方，混合颗粒经由入口全部引导至悬浮电极表面，在第一激发电极、第二激发电极构成的外加电场的作用下在悬浮电极表面产生诱导电荷电渗微旋涡，悬浮电极表面上混合颗粒在微旋涡的作用下分离后分别流至第一分叉通道、第二分叉通道、第三分叉通道。本发明是填补了现有技术中对于利用旋涡实现颗粒的连续直接分离的空缺，实现混合颗粒的分离。可应用于化学样本的准备，均匀尺寸氧化石墨烯的提取、氧化石墨烯的分选、环境检测、细胞提取等领域。

技术领域

本发明涉及一种直接颗粒分离芯片及其制备方法与应用、分离方法，涉及微/纳尺度的颗粒分离技术。

背景技术

微/纳尺度的颗粒分离是在解决很多重要问题中的一个重要步骤，如化学样本的准备，均匀尺寸氧化石墨烯的提取等。因此各种各样的用于微/纳尺度的颗粒的分离的芯片被开发出来。常见的有基于声波，介电泳，磁场，光场，离心分离的微流控芯片。虽然基于声波分离的方法能够实现癌细胞的检测，但是该方法依赖于牵涉到复杂流体操控设备和操作的鞘流去实现混合细胞的聚集。虽然离心的方法能实现大量颗粒的分离，但是高速旋转的特点使得该方法无法实现装置的集成。基于磁场的分离方法只能用于磁性颗粒或者被磁性标定的颗粒的分离。基于介电泳的颗粒分离方法除了面临了和基于声波分离方法相同的问题外，还面临了严重的细胞贴壁的问题。因此，需要开发新的颗粒分离方法。

旋涡是自然界中比较普遍的现象，并且很多国内外的专家已经从理论的角度证明了通过旋涡分离颗粒的可行性，但是到目前为止没有出现基于旋涡实现颗粒连续分离的微流控芯片。出现当前状况的原因可能是利用微旋涡实现颗粒分离需要稳定的，可重复的，精确调控的微旋涡。此外，利用微旋涡进行微尺度颗粒的分离具有很多优点，比如作用范围大，操作环境温和，通过外加电场精确调控，旋涡稳定可靠。因此很多科学家一直需要寻找一种可靠的方法去产生旋涡实现颗粒的分离。

诱导电荷电渗微旋涡在近些年受到了很多国内外专家的关注。目前有很多专家学者利用诱导电荷电渗微旋涡实现了微尺度颗粒的操纵。其中，有相关学者利用旋涡和重力的相互作用发明了实现颗粒聚集的微流控器件。也有一部分学者利用非对称的诱导电荷电渗微旋涡实现了微尺度颗粒的转向的微流控器件。在实验中通过分析颗粒诱导电荷电渗微旋涡中的行为可知，诱导电荷微旋涡在分离微尺度颗粒方面具有巨大的潜力。并且诱导电荷电渗的微旋涡的特点满足上述利用微旋涡实现分离的特点：稳定，可重复，精确调控。因此，开发一款利用诱导电荷电渗微旋涡是实现颗粒分离的微流控器件是一件可行的，有意义的事情。

文献号为CN106824318A的现有技术公开的一种基于诱导电荷电渗和介电泳的微尺度颗粒分离芯片及其制备方法与应用，解决了现有的基于介电泳连续性颗粒分离方法中颗粒聚集过程需要复杂地流体操控和不紧凑的外接设备，无法直接与其它微流控芯片进行集成等问题，而利用诱导电荷电渗效应代替流体挤压效应去完成颗粒聚集过程。该现有技术的分离过程需要两个步骤，第一步通过诱导电荷电渗将颗粒聚成一条线，第二步通过介电泳进行颗粒分离。先聚集后再通过介电泳进行颗粒分离，步骤比较繁琐，操作比较麻烦，成本比较高，需要的设备也比较多，芯片的体积也比较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：

本发明为了解决现有的颗粒分离芯片存在颗粒分离操作比较复杂、成本比较高、需要的设备较多等问题，进而提供一种基于诱导电荷电渗微旋涡的直接颗粒分离芯片及其制备方法与应用、分离方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：