[发明专利]一种大通量细胞声分选芯片

说明书

本发明公开了一种大通量细胞声分选芯片，包括有压电基片、叉指换能器、分选流道基底和分选流道，其中叉指换能器溅射在压电基片上，分选流道键合在分选流道基底上，从下至上，压电基片、叉指换能器、分选流道基底和分选流道依次进行设置。所述的叉指换能器的形状为弧形或箭头形，弧形的叉指换能器为聚焦型叉指换能器，箭头形的叉指换能器为汇焦型叉指换能器，有益效果：分选流道的特征尺寸能够被增大，有助于提升分选通量与声流作用的效果。分选流道基底为具有凸凹结构的绝缘层基底或浸润性优化基底。规律化的具有凸凹结构的绝缘层基底或浸润性优化基底加大分选流道中的液体中颗粒运动的差异性，提高分选的效率和分选纯度。

技术领域

本发明涉及一种分选芯片，特别涉及一种大通量细胞声分选芯片。

背景技术

目前，随着微流控技术的快速发展，微流控芯片的概念开始在化学、医学、生物学等领域发挥越来越大的作用。当前，微流控芯片已经逐渐成为了一个成熟的研究领域，微流控分选技术作为微流控芯片的重要功能之一有着广泛的应用前景。事实上，基于不同机理的分选方法，在分选通量，纯度，精度等方面有各自的优缺点和局限性。声学微流控设备是一种强大的工具，它可以利用声波对分析化学和生物医学中微米或纳米尺度的细胞进行操作。声微流芯片以其易于制备、生物兼容性强、无标记性和非接触操作的特点，成为了基础研究的理想平台。所以，基于声学的微流控分选技术在微流控芯片分选上的应用被视为一种有前途的方案。

具有不同声学、力学、水动力特性的细胞可以通过行波、驻波或两种机制的组合来进行分离。声表面驻波的分选原理是声表面驻波作用于微流道中的流体时，基于声流效应，流道内会形成周期分布的压力节点和反压力节点，悬浮的细胞在声辐射力的作用下会迁移至压力节点或反压力节点，进而实现分选；声表面行波的分选原理是声表面波单方向作用于微流道中的流体时，不同属性的悬浮的细胞受到声辐射力的大小不同，因此侧向迁移的距离不同，进而实现分选。

浸润性是对固体表面与液体接触关系的一种描述，通常以接触角来表征液体对固体的浸润程度。一般来说，固体表面与液体的接触角大于90°时，称之为疏液表面；小于90°，称之为亲液表面。而所谓的超疏液表面是指液体与固体接触角小于5°的表面；超亲液表面是指液体与固体接触角大于100°的表面。有关浸润性的研究表明，浸润性表面具有较好的生物相容性，在液体运输方面有很大的应用前景。液滴以及细胞在超亲液及超疏液微区域内获得的表面张力、黏附力、运动阻力是不同的，细胞不会黏附在超疏液表面，但却存在向超亲液表面运动的主动性，即超亲液、超疏液表面显著的浸润性差异，赋予类似细胞以自发的迁移势能与选择趋势，阻滞或推动细胞的移动。固体表面浸润性的微观结构可以采用多种加工方式制得，包括光刻法、软刻蚀技术等。其中飞秒激光、CO₂激光作为成熟的3D微结构加工技术，有着较强的任意结构可加工性、多种材料适应性和精度高达数十纳米级的制备能力。这种加工方式可以通过调节条纹间距、改变加工次数、调整加工功率等实现对微观表面结构形貌的控制，十分适应微流道内极端浸润性表面的加工需求。目前相关实现技术已经成熟。

现有的细胞声分选芯片普遍存在着在分选通量上的短板。较小的流道特征尺寸限制了最大分选通量，更制约着声分选技术的广泛应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的细胞声分选芯片普遍存在的低通量瓶颈问题而提供的一种大通量细胞声分选芯片。

本发明提供的大通量细胞声分选芯片包括有压电基片、叉指换能器、分选流道基底和分选流道，其中叉指换能器溅射在压电基片上，分选流道键合在分选流道基底上，从下至上，压电基片、叉指换能器、分选流道基底和分选流道依次进行设置。

压电基片是由铌酸锂单晶材料制成。

所述的叉指换能器的形状为弧形或箭头形，弧形的叉指换能器为聚焦型叉指换能器，箭头形的叉指换能器为汇焦型叉指换能器，叉指换能器的中轴线与上部的分选流道的中轴线对应设置。