[发明专利]一种分选单细胞的微流控芯片及检测方法

说明书

本发明涉及一种分选单细胞的微流控芯片，包括：基底层，上表面设有第一金属电极对、第二金属电极对、阻抗识别区域，阻抗识别区域包括第一阻抗检测电极对和第二阻抗检测电极对，第一阻抗检测电极对与第一金属电极对连接，第二阻抗检测电极对与第二金属电极对连接；微通道层，位于基底层上方，微通道层包括微流控管道和分选电极；微流控管道包括主通道，主通道的一端通过若干过滤柱与进样口连通，另一端则与分选口连通，分选口分别与废液通道、收集通道连通，且废液通道与废液出口连通，收集通道与目标出口连通；分选电极包括激励电极以及包围激励电极的地电极，激励电极的一部分和地电极的一部分均临近分选口。

技术领域

本发明涉及细胞检测分析芯片技术领域，具体涉及一种分选单细胞的微流控芯片及检测方法，更具体地涉及一种无标签流式电阻抗谱分析及介电泳分选单细胞的微流控芯片及检测方法。

背景技术

在生命科学和医学领域，细胞分选和表征技术可以快速分离所需的亚群，进行鉴定和监测，以进行临床诊断。最近兴起的个性化医学更是突出了单细胞分析的重要性，例如，在单细胞水平上了解患者实体肿瘤的异质性可以使针对多种细胞亚型的治疗成为可能，从而提高存活率。

目前的单细胞分析方法包括流式细胞术和磁激活细胞分选，但这两种方法均存在不足：(1)样品制备过程复杂繁琐，导致关键细胞的潜在损失；(2)细胞标记的多路复用受到标记光谱重叠的限制；(3)需要大量的细胞。并且，流式细胞仪的操作通常需要专门的技术支持，而且仪器本身的价格较为昂贵。

此外，基于标记的细胞分析和分类方法有着根本的实验问题。首先，对于标记的使用本质上要求了解被测量对象的属性或类型，仅使用已知生物标志物的标记来探寻新的、未定义的细胞群体是不可能的。其次，标记与被测对象结合的生化过程可能会改变细胞的状态，激活特定的信号通路。

为解决上述问题，提出了无标记微流控技术。无标记微流控技术通过介电特性进行细胞表征，不需要对细胞进行外源或内源标记。介电特性(例如膜电容和电导率)反映了膜的形态和功能，进而与细胞之间的生理差异或病理变化相关。细胞膜中离子通道状态的变化，进入内质网和线粒体的细胞内离子流以及形态或核大小的变化都可以很容易地检测为介电特性的变化。

现有的微流控阻抗流式检测芯片通常采用库尔特计数原理的方法来识别细胞的电学特征，如专利201621188264.5。也有基于阻抗频谱法鉴别特定标志物的方法，如专利201080034516.8。这些方法虽然能有效地检测细胞，但是不能将细胞特异性无标记地分选出来。

细胞介电泳分选利用物质介电常数差异来进行分选，具有非标记的优点，但是施加在细胞上的介电泳力的差异极小，同种类型的细胞仅凭介电泳力的差异很难进行特异性分选。因此先进行电学特性的识别，再根据特性差异产生介电泳驱动细胞分选信号。专利201110324803.9提出了类似的方法，但是该专利有三点缺陷：1.关于介电识别部分，该专利虽提出用多对电极来进行多点频率复阻抗测量，但实际上，多对电极还可提供流速测量，提升实时分选的准确性；2.关于阻抗信息分析处理，该专利使用预先存储的细胞复介电常数的基准信息作为分选信号产生的阈值，但是每种甚至每个细胞对象所处的生理状态千差万别，仅凭单一值并不能实现实时特异性的分选；3.阻抗检测电极与溶液接触，电极会与溶液产生电化学反应，造成测量偏差，并对细胞造成一定的损伤。

因此，希望提供一种仅采用电学方法就可以分选不同种类细胞的方法和芯片，能够准确地、实时特异性地分选出不同种类的细胞。

发明内容

为解决上述现有技术中的问题，本发明提供一种分选单细胞的微流控芯片及检测方法，能够提高单细胞实时特异性分选的效率和准确性，并有效减少测量误差及对细胞的损伤。

本发明提供的一种分选单细胞的微流控芯片，包括：