CN104232483A - 一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构 - Google Patents

一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构 Download PDF

Info

Publication number
CN104232483A
CN104232483A CN201410448561.8A CN201410448561A CN104232483A CN 104232483 A CN104232483 A CN 104232483A CN 201410448561 A CN201410448561 A CN 201410448561A CN 104232483 A CN104232483 A CN 104232483A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
point
chip
waveguide
micro
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410448561.8A
Other languages
English (en)
Inventor
冯鸿涛
陈艳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Original Assignee
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS filed Critical Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority to CN201410448561.8A priority Critical patent/CN104232483A/zh
Publication of CN104232483A publication Critical patent/CN104232483A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/08—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing artificial tissue or for ex-vivo cultivation of tissue
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M31/00—Means for providing, directing, scattering or concentrating light
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Abstract

本发明涉及流体光波导技术领域，尤其涉及一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构。包括：分光波导芯片、电极检测记录薄片和细胞培养流道，所述细胞培养流道设置在所述分光波导芯片的出光口处；所述分光波导芯片采用一分多的分光结构，用于将刺激光一分为多,所述刺激光用于对细胞培养流道中的细胞进行刺激；所述电极检测记录薄片,用于收集所述细胞的响应信号。本发明通过采用一分多的分光结构,能够产生阵列光源实现对光敏感神经细胞独立、高精度的定点刺激和定点培养，能够做到多点微小光源刺激神经网络中的每一个神经细胞；可以根据需要优化激光出光点的点阵数目，具有光源强度集中、发射面积微小、波长可调节、结构设计小巧、简单的优点。

Description

一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构
技术领域
本发明涉及流体光波导技术领域，尤其涉及一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构。
背景技术
目前研究光感基因的技术是通过使用光纤单一刺激神经细胞，利用不同波长激光可以打开神经细胞的离子通道，从而使得神经细胞产生相应的兴奋，处于单纯的使用外部光纤刺激神经细胞，检测其响应信号阶段。由于光纤照射区域较大无法控制，无法做到多点微小光源刺激神经网络中每一个神经细胞，进一步地无法实现准确的定点培养。
发明内容
本发明的目的在于提出一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，通过阵列光源对光敏感神经细胞进行刺激，能够做到多点微小光源刺激神经网络中的每一个神经细胞,实现准确的定点培养。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，包括：分光波导芯片、电极检测记录薄片和细胞培养流道，所述细胞培养流道设置在所述分光波导芯片的出光口处；所述分光波导芯片采用一分多的分光结构，用于将刺激光一分为多,所述刺激光用于对细胞培养流道中的细胞进行刺激；所述电极检测记录薄片,用于收集所述细胞的响应信号。
其中，所述微流控分光波导结构还包括：设置在所述细胞培养流道内的爪子结构，用于捕捉所述细胞；所述电极检测记录薄片的电极与所述爪子结构对准贴合。
其中，所述分光波导芯片设置有连接有激光光纤的入光口。
其中，所述分光波导芯片的入光口开设有扇形接口，所述激光光纤通过所述扇形接口连接所述分光波导芯片。
其中，所述分光波导芯片采用一分八的分光结构，具体为：经过3次1分2的分光结构形成8个出光口。
其中，所述电极检测记录薄片的电极的个数为8个，8个所述电极与8个所述分光波导芯片的出光口一一对应设置。
其中，所述分光波导芯片的入光口的两侧设置有针孔结构，所述针孔结构内注入有黑色墨水。
其中，所述分光波导芯片的芯层为高折射率的液体波导，所述分光波导芯片的包层为低折射率的PDMS材料。
其中，所述分光波导芯片的出光口的口径为50um。
其中，所述电极检测记录薄片设置在所述分光波导芯片的下端。
有益效果：
本发明所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，包括：分光波导芯片、电极检测记录薄片和细胞培养流道，所述细胞培养流道设置在所述分光波导芯片的出光口处；所述分光波导芯片采用一分多的分光结构，用于将刺激光一分为多,所述刺激光用于对细胞培养流道中的细胞进行刺激；所述电极检测记录薄片,用于收集所述细胞的响应信号。本发明所述的分光波导结构通过采用一分多的分光结构,能够产生阵列光源输出实现对光敏感神经细胞独立、高精度的定点刺激和定点培养，能够做到多点微小光源刺激神经网络中的每一个神经细胞,实现准确的定点培养；并通过电极检测记录薄片收集神经细胞产生的电信号，并且可以根据需要优化激光出光点的点阵数目，具有光源强度集中、发射面积微小、波长可调节、结构设计小巧、简单的优点。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构的结构示意图。
图中：
1-分光波导芯片；2-电极检测记录薄片；3-细胞培养流道；4-爪子结构；5-激光光纤；6-扇形接口；7-针孔结构。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
图1是本发明具体实施方式提供的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构的结构示意图。如图1所示，本发明所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，包括：分光波导芯片1、电极检测记录薄片2和细胞培养流道3，所述细胞培养流道3设置在所述分光波导芯片1的出光口处；所述分光波导芯片1采用一分多的分光结构，用于将刺激光一分为多，所述刺激光用于对细胞培养流道3中的细胞进行刺激；所述电极检测记录薄片2，用于收集所述细胞的响应信号。
本发明所述的分光波导结构通过采用一分多的分光结构,能够产生阵列光源输出实现对光敏感神经细胞独立、高精度的定点刺激和定点培养，能够做到多点微小光源刺激神经网络中的每一个神经细胞,实现准确的定点培养；并通过电极检测记录薄片2收集神经细胞产生的电信号，并且可以根据需要优化激光出光点的点阵数目，具有光源强度集中、发射面积微小、波长可调节、结构设计小巧、简单的优点。
所述微流控分光波导结构还包括：设置在所述细胞培养流道3内的爪子结构4，用于捕捉所述细胞；所述电极检测记录薄片2的电极与所述爪子结构4对准贴合。借助爪子结构4实现对神经细胞的操控和捕捉，能够实现对每一个神经细胞进行定点、高精度的操控和捕捉。
所述分光波导芯片1设置有连接有激光光纤5的入光口。通过激光光纤5引导入射激光进入分光波导芯片1，以产生阵列光源刺激神经细胞。作为一种优选地实施方式，所述分光波导芯片1的入光口开设有扇形接口6，所述激光光纤5通过所述扇形接口6连接所述分光波导芯片1。通过开设扇形接口6，便于激光光纤5插入分光波导芯片1的入光口。
优选地，所述分光波导芯片1采用一分八的分光结构，具体为：经过3次1分2的分光结构形成8个出光口。当然，也可以根据需要，优化激光出光点的点阵数目。
当所述分光波导芯片1的出光口为8个时，所述电极检测记录薄片2的电极的个数为8个，8个所述电极与8个所述分光波导芯片1的出光口一一对应设置，便于准确的收集每个出光口的激光刺激神经细胞所产生的响应信号。
优选地，所述分光波导芯片1的入光口的两侧设置有针孔结构7，所述针孔结构7内注入有黑色墨水，能够实现对入射激光中的杂散光的吸收。
所述分光波导芯片1的芯层为高折射率的液体波导，所述分光波导芯片1的包层为低折射率的PDMS材料。除了采用低折射率的PDMS材料，也可以采用其他的低于芯层折射率的材料。
优选地，所述分光波导芯片1出光口的口径为50um。所述口径的尺寸与神经细胞的体积接近，便于激光对神经细胞高精度的刺激。当然了，可以根据不同神经细胞的大小，改变所述分光波导芯片1出光口的口径。
优选地，所述电极检测记录薄片2设置在所述分光波导芯片1的下端。
综上所述，本发明所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，通过将分光波导芯片1与电极检测记录薄片2进行封接，并且在封接时保证将细胞培养流道3内的爪子结构4与电极检测记录薄片2的电极进行对准贴合，以使得定点培养的神经细胞在受到刺激以后，能够将响应信号通过电极检测记录薄片2的电极进行收集记录。激光光纤5通过鱼尾形的扇形接口6插入分光波导芯片1的入光口；在分光波导芯片1的液体波导流道中通入高折射率液体，使得激光在其中传输满足全反射，从而实现低损耗的光传输；在分光波导芯片1的入光口的两侧设置针孔结构7，并在其中通入黑色墨水，可以实现对入射激光中的杂散光进行吸收；光传输到分光波导芯片1的1分2的分光结构，将光能量50％的分配到两个液体波导流道内，然后经过一系列的分光处理，最终获得8个出光口。其中，分光波导芯片1的出光口的口径大小在50um左右，与神经细胞的尺寸接近，便于激光对神经细胞的刺激；分光波导芯片1的出光口的前端设计有细胞培养流道3，细胞培养流道3内设置有捕捉神经细胞的爪子结构4，以实现神经细胞的定点培养和定点刺激。
本发明所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构具有如下优点：(1)产生微型发射面积(数十微米)的光源，实现定点高精度刺激；(2)形成微型光源阵列，光源强度、波长及间距可调控；(3)可以在微尺度下独立操控并培养单个或少量的神经细胞；(4)系统集成性强，可包含生物样品输送及信号检测元件。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，其特征在于，包括：分光波导芯片(1)、电极检测记录薄片(2)和细胞培养流道(3)，所述细胞培养流道(3)设置在所述分光波导芯片(1)的出光口处；
所述分光波导芯片(1)采用一分多的分光结构，用于将刺激光一分为多，所述刺激光用于对细胞培养流道(3)中的细胞进行刺激；
所述电极检测记录薄片(2)，用于收集所述细胞的响应信号。
2.根据权利要求1所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，其特征在于，所述微流控分光波导结构还包括：设置在所述细胞培养流道(3)内的爪子结构(4)，用于捕捉所述细胞；所述电极检测记录薄片(2)的电极与所述爪子结构(4)对准贴合。
3.根据权利要求1所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，其特征在于，所述分光波导芯片(1)设置有连接有激光光纤(5)的入光口。
4.根据权利要求3所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，其特征在于，所述分光波导芯片(1)的入光口开设有扇形接口(6)，所述激光光纤(5)通过所述扇形接口(6)连接所述分光波导芯片(1)。
5.根据权利要求1所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，其特征在于，所述分光波导芯片(1)采用一分八的分光结构，具体为：经过3次1分2的分光结构形成8个出光口。
6.根据权利要求5所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，其特征在于，所述电极检测记录薄片(2)的电极的个数为8个，8个所述电极与8个所述分光波导芯片(1)的出光口一一对应设置。
7.根据权利要求1所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，其特征在于，所述分光波导芯片(1)的入光口的两侧设置有针孔结构(7)，所述针孔结构(7)内注入有黑色墨水。
8.根据权利要求1所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，其特征在于，所述分光波导芯片(1)的芯层为高折射率的液体波导，所述分光波导芯片(1)的包层为低折射率的PDMS材料。
9.根据权利要求1所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，其特征在于，所述分光波导芯片(1)的出光口的口径为50um。
10.根据权利要求1所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，其特征在于，所述电极检测记录薄片(2)设置在所述分光波导芯片(1)的下端。
CN201410448561.8A 2014-09-04 2014-09-04 一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构 Pending CN104232483A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410448561.8A CN104232483A (zh) 2014-09-04 2014-09-04 一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410448561.8A CN104232483A (zh) 2014-09-04 2014-09-04 一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104232483A true CN104232483A (zh) 2014-12-24

Family

ID=52221394

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410448561.8A Pending CN104232483A (zh) 2014-09-04 2014-09-04 一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104232483A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104568883A (zh) * 2014-12-31 2015-04-29 中国科学院深圳先进技术研究院 一种光纤耦合的全内反射荧光显微成像芯片
CN105319645A (zh) * 2015-05-26 2016-02-10 湖南师范大学 一种基于微流控技术的波导型可调光功率分束器
CN106178271A (zh) * 2016-07-05 2016-12-07 上海交通大学 Led光刺激和电记录集成的柔性神经电极器件及其制备方法
CN109777733A (zh) * 2019-02-26 2019-05-21 中国人民解放军军事科学院军事医学研究院 微波生物效应照射装置
CN112899157A (zh) * 2020-12-28 2021-06-04 中国科学院长春应用化学研究所 微流控芯片光刺激装置和酵母单细胞光调控基因表达方法及应用
CN115291320A (zh) * 2022-07-27 2022-11-04 常熟市第二人民医院 一种微流控光纤型可调光导

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004040319A1 (en) * 2002-11-01 2004-05-13 Technical University Of Denmark A microfluidic system and a microdevice for velocity measurement, a method of performing measurements and use hereof
CN101738418A (zh) * 2010-01-21 2010-06-16 重庆大学 集成细胞操纵和检测的微流控芯片系统
CN101776599A (zh) * 2003-08-14 2010-07-14 塞通诺米/St有限责任公司 用于粒子分类系统的光学检测器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004040319A1 (en) * 2002-11-01 2004-05-13 Technical University Of Denmark A microfluidic system and a microdevice for velocity measurement, a method of performing measurements and use hereof
CN101776599A (zh) * 2003-08-14 2010-07-14 塞通诺米/St有限责任公司 用于粒子分类系统的光学检测器
CN101738418A (zh) * 2010-01-21 2010-06-16 重庆大学 集成细胞操纵和检测的微流控芯片系统

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104568883A (zh) * 2014-12-31 2015-04-29 中国科学院深圳先进技术研究院 一种光纤耦合的全内反射荧光显微成像芯片
CN104568883B (zh) * 2014-12-31 2018-02-23 中国科学院深圳先进技术研究院 一种光纤耦合的全内反射荧光显微成像芯片
CN105319645A (zh) * 2015-05-26 2016-02-10 湖南师范大学 一种基于微流控技术的波导型可调光功率分束器
CN105319645B (zh) * 2015-05-26 2018-07-20 湖南师范大学 一种基于微流控技术的波导型可调光功率分束器
CN106178271A (zh) * 2016-07-05 2016-12-07 上海交通大学 Led光刺激和电记录集成的柔性神经电极器件及其制备方法
CN106178271B (zh) * 2016-07-05 2019-05-24 上海交通大学 Led光刺激和电记录集成的柔性神经电极器件及其制备方法
CN109777733A (zh) * 2019-02-26 2019-05-21 中国人民解放军军事科学院军事医学研究院 微波生物效应照射装置
CN109777733B (zh) * 2019-02-26 2022-02-01 中国人民解放军军事科学院军事医学研究院 微波生物效应照射装置
CN112899157A (zh) * 2020-12-28 2021-06-04 中国科学院长春应用化学研究所 微流控芯片光刺激装置和酵母单细胞光调控基因表达方法及应用
CN115291320A (zh) * 2022-07-27 2022-11-04 常熟市第二人民医院 一种微流控光纤型可调光导

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104232483A (zh) 一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构
CN101833106A (zh) 一种用于射线位置和能量测量的闪烁体探测器
US9518248B2 (en) Optofluidic photobioreactor apparatus, method, and applications
EP2550678A4 (en) COLLECTING SOLAR ENERGY USING A WAVEGUIDE
CA2428187A1 (en) Method of fabricating sub-micron structures in transparent dielectric materials
CN107863286A (zh) 一种活体单细胞原位裂解及在线离子化检测质谱接口装置
CN204694636U (zh) 一种基于光纤分束器的新型拉曼探头
CN101251616B (zh) 一种空芯光子晶体光纤及利用该光纤的光谱测量装置
CN104483254A (zh) 一种多色多参数便携式流式细胞仪
CN102798883A (zh) 一种基于光纤阵列的脉冲X/γ射线能谱的测量装置
CN203894137U (zh) 气溶胶的消光法检测系统
CN103278183A (zh) 一种单光纤式荧光光纤传感头及其光路结构
CN110591889B (zh) 一种基于同轴双波导光纤的微流芯片细胞分选器
CN201503399U (zh) 一种电化学发光分析系统
CN204462021U (zh) 荧光分析仪
CN106662361A (zh) 太阳能透镜板
CN102106722B (zh) 一种光基因气味仿真系统
CN203799052U (zh) 一种超级小型化cwdm 模组
CN206188790U (zh) 一种针对细胞的激光导向微流控芯片
CN105044842B (zh) 多通道太赫兹波功分器
CN104697987B (zh) 一种微流控液体波导电化学发光检测装置
CN104728764A (zh) 分光接头
CN211847950U (zh) 一种细胞捕获与筛选装置
CN107421721B (zh) 基于散射板的散射光收光系统透过率标定装置
CN102507523A (zh) 基于oled和opd的层叠垂直式集成毛细管电泳芯片

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20141224