[发明专利]细胞培养芯片及其监测细胞状态的方法

说明书

本发明提出了一种细胞培养芯片，包括：基底；微电极阵列，其设置在基底表面，微电极阵列上至少设有一个细胞检测区，微电极阵列上设有介电层、第一疏水层；阻抗测试电路，其与微电极阵列电连接，阻抗测试电路用于监测微细胞检测区内细胞溶液的阻抗；数字微流控控制电路，其与微电极阵列电连接，数字微流控控制电路用于控制微电极阵列上的细胞溶液移动；本发明的细胞培养芯片，通过阻抗测试电路监测细胞溶液的阻抗，而数字微流控控制电路利用数字微流控技术来控制其对应表面的亲疏水特性，从而实现细胞溶液的移动，进而实现细胞溶液的更换过程，该细胞培养芯片可实现对细胞状态的电阻抗监测，同时实现细胞溶液的换液，操作方便。

技术领域

本发明涉及生物医学检测分析技术领域，尤其涉及一种细胞培养芯片及其监测细胞状态的方法。

背景技术

传统细胞培养监测系统主要通过光学显微镜，对细胞形态和数量进行初步判定，然后再通过生物标记的手段获得细胞状态更多的生理状态。但生物标记的方法属于一种侵入式的检测方法，因此无标记的电学传感检测手段被引入到对细胞状态的监测应用中，如药物筛选、细胞生理研究和毒素检测等方面。其中对生物电阻抗的变化进行监测，成为了一种最行之有效的方法。检测系统主要采用电化学检测系统常用的二电极系统，即在对电极上施加激励信号，从工作电极上进行响应信号的检测。

现在市面上常用的实施方案主要基于现有细胞培养皿，即在细胞培养皿底部集成两电极系统，例如Applied Biophysics公司开发的ECIS系列产品，主要是在8孔板或者96孔板底部集成金属叉指电极或者圆形电极进行阻抗的测试，同时结合配套的CO₂培养箱。但现有的电阻抗细胞监测装置，还主要依靠人工进行细胞培养液体的更替操作，操作不便。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种便于实现细胞溶液的更换并同时监测细胞溶液阻抗的细胞培养芯片。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种细胞培养芯片，包括：

基底；

微电极阵列，其设置在基底表面，所述微电极阵列上至少设有一个细胞检测区，所述微电极阵列上位于细胞检测区外依次设有介电层、第一疏水层；

阻抗测试电路，其与所述微电极阵列电连接，所述阻抗测试电路用于监测细胞检测区内细胞溶液的阻抗；

数字微流控控制电路，其与所述微电极阵列电连接，所述数字微流控控制电路用于控制微电极阵列上的细胞溶液移动。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括：

挡板，所述挡板盖设在基底上，所述微电极阵列位于挡板内；

盖板，其盖设在挡板上端，所述盖板上至少开设有一个进液口和出液口。

进一步优选的，所述基底使用的材料为玻璃、聚苯乙烯、聚丙烯和亚克力中的一种；所述微电极阵列的材料为金属或透明导电金属氧化物，所述盖板为ITO导电玻璃或蒸镀了明导电金属氧化物的透明基板。

进一步优选的，所述挡板由亚克力、聚二甲基硅氧烷、PS、PP或PMMA材料制成。

进一步优选的，所述挡板的高度为1～2mm，所述挡板的外径为8.5～9.5mm，所述挡板的内径为7.5～8.5mm。

进一步优选的，所述盖板下端面设置有第二疏水层。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述细胞检测区的数量为四个。

本发明还提供了一种利用细胞培养芯片监测细胞状态的方法，包括以下步骤：

S1、通过进液口向细胞培养芯片内加入细胞溶液，利用数字微流控控制电路控制细胞溶液在第一疏水层表面移动至细胞检测区；