基于微电极阵列进行细胞聚集的微流控芯片的制作方法

本实用新型涉及微流控技术，特别是涉及一种基于微电极阵列进行细胞聚集的微流控芯片的技术。

背景技术：

微流控芯片技术是20世纪90年代初由瑞士的Manz和Widmer首次提出的，由于其具有分析速度快、试剂消耗少、易于集成和高通量分析等诸多优点，在过去的二十年里，微流控芯片在生物和化学样品的分析处理方面取得了显著的进展，近几年来微流控芯片技术的研究人员把研究方向转移到了更为复杂的生物系统，例如利用微流控芯片进行细胞分析的研究.这样微流控芯片对于细胞生物学、神经学、药学和组织工程等领域的探索研究起到越来越重要的作用。

微流控芯片细胞操纵是将细胞运送到预定的位点，将其固定后，进行细胞成分、结构和功能等分析。现有微流控技术都采用微加工方式制作微井、微孔、微坝、微狭缝及微管道等几何陷阱或障碍来捕获细胞，不仅可形成开放阵列体系，还可以在微通道中实现对细胞的控制。但是微加工方式的加工要求较高，而且微通道容易堵塞、样品准备要求高，不适合高通量的多种细胞的收集。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种不易堵塞，对样品要求低，且加工容易的基于微电极阵列进行细胞聚集的微流控芯片。

为了解决上述技术问题，本实用新型所提供的一种基于微电极阵列进行细胞聚集的微流控芯片，其特征在于：包括从上至下依次层叠的容器层、微电极层、基底层；

所述容器层设有至少一个容器孔及至少两个电极孔，所述容器孔、电极孔均向上开放，每个电极孔内都插置有一个导电的电极管；

各个电极管分成两组，其中的一组电极管为正电极管，另一组电极管为负电极管；

所述微电极层由至少一个平面电极阵列组成，每个平面电极阵列由偶数个平铺的微电极片组成，微电极层的各个平面电极阵列与容器层的各个容器孔一一对应；

每个平面电极阵列的各个微电极片都围绕对应容器孔的孔心对称布设，并且各个微电极片等分成两组，其中的一组微电极片为正微电极片，另一组微电极片为负微电极片，各个正微电极片分别接到各个正电极管，各个负微电极片分别接到各个负电极管。

进一步的，每个平面电极阵列的各个微电极片都有局部区域与对应容器孔的下端孔口重叠。

进一步的，所述微电极片是金电极片。

进一步的，所述电极管是表面镀金的铜管。

进一步的，所述基底层是厚度小于2毫米的玻片。

本实用新型提供的基于微电极阵列进行细胞聚集的微流控芯片，采用平板式几何构型，在基底层上制作微电极片，在微电极片上施加电压信号作为介电电泳收集的控制电压，从而使介电电泳过程在每个容器孔上实现，容器孔、电极孔的孔径可以设计的相对较大，因此对容器孔、电极孔的加工要求较低，且容器孔也不易堵塞，对样品的要求也相对较低。

附图说明

图1是本实用新型实施例的基于微电极阵列进行细胞聚集的微流控芯片的俯视结构示意图；

图2是本实用新型实施例的基于微电极阵列进行细胞聚集的微流控芯片的左视剖切图。

具体实施方式

以下结合附图说明对本实用新型的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本实用新型，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型的保护范围，本实用新型中的顿号均表示和的关系，本实用新型中的英文字母区分大小写。

如图1-图2所示，本实用新型实施例所提供的一种基于微电极阵列进行细胞聚集的微流控芯片，其特征在于：包括从上至下依次层叠的容器层1、微电极层2、基底层3；

所述容器层1设有多个容器孔11及多个电极孔12，所述容器孔11、电极孔12均向上开放，每个电极孔12内都插置有一个导电的电极管13；

各个电极管13分成两组，其中的一组电极管13为正电极管，另一组电极管13为负电极管；

所述微电极层2由多个平面电极阵列组成，每个平面电极阵列由四个平铺的微电极片21组成，微电极层2的各个平面电极阵列与容器层1的各个容器孔11一一对应；

每个平面电极阵列的四个微电极片21都围绕对应容器孔11的孔心对称布设，并且每个微电极片21都有局部区域与容器孔11的下端孔口重叠，并且四个微电极片21等分成两组，其中的一组微电极片21为正微电极片，另一组微电极片21为负微电极片，各个正微电极片21分别接到各个正电极管13，各个负微电极片21分别接到各个负电极管13。

本实用新型实施例中，所述容器层上的容器孔数量有1至200个，容器孔的优选孔径为4毫米，平面电极阵列中的微电极片有四个，微电极片优选厚度100纳米的金电极片，同一平面电极阵列中的各微电极片的布设间距为100um；电极孔内的电极管优选表面镀金的铜管；本实用新型其它实施例中，平面电极阵列中的微电极片的数量也可以是其它数量，但是微电极片的数量应当是偶数个（比如2个、6个等），这样可以使正、负微电极片的数量一致，电极管也可以采用其它材质的能导电的管件，比如纯筒管等。

本实用新型实施例中，所述基底层是由玻璃、石英或氟化钙制备的厚度小于2毫米的透明玻片，平面电极阵列中的微电极片通过镀膜沉积在基底层上，再通过粘结方式连接容器层。

本实用新型实施例配合能输出0.5V至50V电压的电压信号发生器使用，可以实现高通量的多种细胞收集，并行分析不同药物浓度对不同细胞的刺激作用及其在片的实时观察与检测，可用于不同浓度药物并行作用多种细胞，进行高通量细胞药物敏感性筛选。

以收集大肠杆菌为例，将大肠杆菌溶液注入各个容器孔，将电压信号发生器的电压信号输出端接到各个电极孔内的电极管，电压信号发生器输出一个交替峰的电压信号（比如频率为1MHz的4V交流电）加载到各个电极孔内的电极管，进而加载到平面电极阵列中的各个微电极片，在电压信号驱动下产生非均匀电场形成介电泳运动，由此产生的电泳力指向平面电极阵列的中心（也是容器孔的孔心），过一段时间后（比如20分钟），通过荧光显微镜可以看到收集到的大肠杆菌形成一个紧凑的三维类球体。

介电泳是介电常数较低的物体在非匀强电场中由于极化作用而受力产生的定向运动，可以有效实现微米离子的精确定位、分离、收集、捕捉和运输等。介电力大小与物体是否带电无关，与物体的大小、电学性质、周围介质的电学性质以及外加电场的场强、场强变化率、频率有关。