[发明专利]一种利用表面声波声热效应进行细胞热裂解的装置

说明书

一种利用表面声波声热效应进行细胞热裂解的装置，包括微流控芯片，微流控芯片的上方设有高速相机和显微镜，微流控芯片信号输入通过功率放大器和信号发生器的输出连接，由信号发生器产生电信号，电信号通过功率放大器放大并传输到微流控芯片上，实现表面声波的产生与控制；所述的流道内悬浮有液滴，液滴内包裹有细胞，在裂解完成后，液滴内包裹有核酸；本发明使用表面声波微流控器件实现微流道内温度的控制，进一步实现细胞的快速有效裂解，具有设备尺寸小、操作简单、所需洁净空间小等优点；同时具有对各种药物或试剂兼容性高、对实验环境和人员要求低等优点。

技术领域

本发明属于微流控芯片技术领域，具体涉及一种利用表面声波(surfaceacoustic wave,SAW)声热效应进行细胞热裂解的装置。

背景技术

细胞裂解是生物医学实验中进行核酸检测、细胞器研究等的重要手段，随着微流控芯片技术的不断发展，使用微流控芯片为细胞裂解提供简单快捷实用的裂解方式逐渐成为可能。

目前，细胞裂解主要通过化学或物理方法实现。化学裂解是利用裂解缓冲液或生物酶溶解细胞膜中的脂质和蛋白质，尽管实施起来很简单，但剩余的化学试剂将影响随后的提取和扩增。物理裂解是通过一些物理作用，包括电穿孔、激光和机械破坏，来撕裂或刺穿细胞膜，它对细胞成分的危害较小，但通常需要复杂的系统。

相比之下，表面声波热裂解是一种可以通过简单的电信号控制的非接触细胞处理方法，从而为细胞的高质量裂解提供了良好的条件，且具有较高的溶出效率和溶出率。但是在已有的研究中，表面声波细胞裂解是利用表面声波的液流驱动能力加速流体介质流动，使得细胞不断与流道内的微柱、微球等结构碰撞实现细胞裂解，并不涉及表面声波热效应。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用表面声波声热效应进行细胞热裂解的装置，使用表面声波微流控器件实现微流道内温度的控制，进一步实现细胞的快速有效裂解。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种利用表面声波声热效应进行细胞热裂解的装置，包括微流控芯片1，微流控芯片1的上方设有高速相机2和显微镜3，微流控芯片1信号输入通过功率放大器5和信号发生器4的输出连接，由信号发生器4产生电信号，电信号通过功率放大器5放大并传输到微流控芯片1上，实现表面声波的产生与控制。

所述的微流控芯片1包括压电基底1-1，压电基底1-1上制作有叉指换能器1-2和流道1-3，由叉指换能器1-2产生表面声波，表面声波在进入流道1-3后产生热效应加热流体介质，并进行裂解；

所述的流道1-3内悬浮有液滴1-4，液滴1-4内包裹有细胞1-5，在裂解完成后，液滴1-4内包裹有核酸1-6；液滴1-4界面内外为互不相溶的生物兼容性流体介质，液滴1-4内为适合细胞生存的生理水环境，细胞1-5在液滴1-4内被加热并裂解，释放出遗传物质核酸1-6并被继续包裹在液滴1-4内。

所述的压电基底1-1为128°Y方向切割铌酸锂，叉指换能器1-2为溅射在压电基底1-1上的平面图案化导电金属层，流道1-3为键合在压电基底1-1上的PDMS微流道。

所述的叉指换能器1-2的指间距1-2-1和指宽1-2-2决定了表面声波1-7的频率，流道1-3的流道宽度1-3-1和流道高度1-3-2影响表面声波1-7在流道1-3内的传播，以及波节1-7-1和波腹1-7-2的位置；流道1-3距离叉指换能器1-2的流道-电极距离1-3-3同样影响波节1-7-1和波腹1-7-2的位置，并进一步影响液滴1-4和细胞1-5在流道1-3内的分布。

包裹有细胞1-5的液滴1-4由T形流道1-3-4生成，悬浮有细胞1-5的离散相液体1-3-5在进入流道1-3内后形成液滴1-4。

本发明的有益效果为：