[发明专利]一种基于介电增强的细胞惯性分选装置及方法

说明书

本发明提供一种基于介电增强的细胞惯性分选装置及方法，属于细胞过滤分选技术领域。装置包括螺旋结构惯性分选模块和介电泳增强分选模块。具体为PDMS盖片层、Ag‑PDMS立体电极层、ITO导线层、玻璃基底层。螺旋结构惯性分选模块能够将不同尺寸的细胞聚焦在不同的平衡位置。在介电泳增强分选模块中，通过设计的长条形立体电极组和半圆形立体电极为细胞提供强而稳定的介电泳力，由于不同的细胞所受介电泳力的大小和方向不同，产生不同方向的偏移，从而使两种细胞的分离距离增大，增强惯性分选的效果。本发明将惯性技术和介电泳技术进行有机结合，提高了分选精度，实现不同细胞间的高精度、高通量分离。

技术领域

本发明涉及细胞过滤分选技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于介电增强的细胞惯性分选装置及方法。

背景技术

微流控技术自20世纪90年代出现以来就得到了广泛的关注。微流控芯片可以将样品的制备，反应，分选，检测等基本操作集成到微尺度的通道中，并自动完成分析和处理过程。具有所用样品量少，体积小，成本低，效率高，携带方便，易于集成等优点，已广泛应用于生物、医学、化学、农业、食品、环境等各个研究领域。由于微通道与细胞之间的良好尺度兼容性，因此还被广泛用于生命科学中的细胞培养，细胞分选，细胞检测，细胞微环境模拟和芯片器官等应用中。

惯性流分选技术是近年来出现的研究热点，其主要特征是可以依靠惯性作用来实现微通道中颗粒的聚焦流动，而无需施加其他外力。该方法的装置简单，容易加工和制作，而且无需外加机械或电子部件，体积小，易于集成。在螺旋型流道中，粒子的聚焦平衡位置强烈的依赖于粒子尺寸，所以可以实现高通量的基于尺寸的粒子分选。

介电泳技术是指电中性颗粒在非均匀电场中由于被极化而产生运动的现象。微粒所受介电泳力不仅和微颗粒的尺寸有关，而且与微颗粒本身的介电特性有关，所以利用介电泳技术可以实现尺寸相近但介电特性不同的微颗粒分选。由于介电泳技术具有非接触性，可批量操纵，容易控制，成本低廉等优点，所以被广泛应用于细胞等大分子的分选研究中。

但是，每种分选技术都有其局限性，比如分选纯度不高、通量偏低、制作复杂等问题。对于复杂情况的细胞分选应用，只采用单一技术难以实现有效分选。多技术联用可以综合不同技术的优点，是解决复杂条件下细胞分选的一种有效方法。

发明内容

根据上述提出的目前仅采用惯性分选技术产生的分选精度低，难以区分尺寸相似的细胞等技术问题，而提供一种基于介电增强的细胞惯性分选装置及方法。本发明主要通过将惯性技术和介电泳技术相结合，从而实现细胞的高通量、高精度分选，克服了现有单一技术的缺点与不足，采用多种技术联用，提供了一种高通量、高精度的细胞分选装置，这将对于提高惯性分选的精度，实现复杂情况下细胞分选应用具有重要的科学意义和现实价值。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于介电增强的细胞惯性分选装置，包括：

惯性分选模块，具有惯性分选流道，其一端入口用于向惯性分选流道内注射细胞样品溶液，另一端出口用于排出分选后的细胞溶液；

介电泳增强分选模块，与外接电源相连，具有分布在惯性分选流道两侧的电极，用于提供不同方向的介电泳力，使细胞在介电泳力的作用下，产生不同方向的偏移，增强惯性分选的效果；

玻璃基底层，用于固定惯性分选模块和介电泳增强分选模块。

进一步地，所述惯性分选模块采用PDMS盖片层，所述PDMS盖片层与玻璃基底层紧密键合，将介电泳增强分选模块包裹其中；