CN104745468A - 基于微流控芯片的微尺寸目标混合动电操控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于微流控芯片的微尺寸目标混合动电操控方法，其特征在于：利用等离子清洗机将沉积好微电极的玻璃基片和制备好微通道的PDMS基片的表面进行清洗，然后键合制成微流控芯片；利用显微镜放大微目标至合适尺寸；利用微量注射泵控制样品注入量及其在微通道的流速；利用橡胶软管把微量注射泵和进样口连接；利用分流微通道可连续的将分离产物分流到出样口；利用函数波形发生器给芯片微电极施加一组电压、频率和偏压以控制微目标的定向运动；利用CCD将视频信号传输给电脑；利用电脑观察微尺寸目标分离的情况，进一步统计分离效率等指标，最终在微流控芯片上实现微尺寸目标的混合动电操作。
Description
技术领域：
本发明涉及微尺寸目标混合动电操控技术，特别是涉及基于微流控芯片实现微尺寸目标的混合动电操控方法。
背景技术：
对微尺寸目标的操控,尤其生理体液中目标细胞的捕获、富集或分离等，无论对于疾病的早期诊断和治疗还是药物的设计和副作用控制都具有潜在的重要意义。例如从临床样品中(如血液、尿液等)直接捕获癌细胞的研究，因外周血中循环肿瘤细胞的数目较少，通常需要捕获或富集之后再做进一步分析。较常采用的技术主要通过一些物理或化学原理将这些细胞进行富集，以提高循环肿瘤细胞检测的灵敏度。现有的富集技术可分为两类，一类是免疫磁珠(或特异性)细胞分选、微滤过法、密度梯度离心法等直接富集法，这些方法可以直接处理(或简单预处理)全血从而得到目标细胞；另一类为间接富集法，要求介质为低电导率溶液(<0.01S/m)，从而主要依靠介电泳(DEP)的作用，可称之为DEP芯片。然而，这些技术都具有一定局限性，一方面仪器和试剂昂贵；样品处理耗时且操作复杂；另一方面对样品的处理有可能造成目标细胞的损失或稀释，降低分离富集的的效率，难以发挥其它动电作用的特点，限制了方法的使用范围。
本发明针对现有技术的不足，发展并实现一种新型的、完全不同于以往的方法，该方法基于一种强有力的多功能技术----混合动电微流控技术，其显著特点是直接在较大范围电导率(0～3S/m)的生理体液中进行微尺寸目标(包括细胞、病原体等)的操控。
发明内容：
本发明的目的是提供一种在微流控芯片上进行微尺寸目标混合动电操控的方法，该方法在动电微流控芯片上实现微尺寸目标分离、富集或捕获等操控。
本发明提供的基于微流控芯片的微尺寸目标混合动电操控方法，其特征在于：
利用等离子清洗机将沉积好微电极的玻璃基片(101)和制备好微通道的PDMS基片(102)的表面进行清洗，然后键合制成微流控芯片(1)；
利用显微镜放大微目标至合适尺寸；
利用微量注射泵(2)控制样品注入量及其在微通道的流速；
利用橡胶软管把微量注射泵和进样口(103)连接；
利用分流微通道(104～106)可连续的将分离产物分流到出样口(111～113)；
利用函数波形发生器(3)给芯片微电极施加一组电压、频率和偏压以控制微目标的定向运动；
利用CCD(5)将视频信号传输给电脑(6)；
利用电脑观察微尺寸目标分离的情况，进一步统计分离效率等指标，见图1；
最终在微流控芯片上实现微尺寸目标的混合动电操作。
本发明基于微流控芯片的微尺寸目标混合动电操控方法步骤如下：
一种用于微尺寸目标操控的混合动电微流控芯片装置，其中，函数波形发生器(3)与微流控芯片(1)连接；微量注射泵(2)与微流控芯片(1)连接；微流控芯片置于显微镜(4)；显微镜与CCD(5)连接；CCD与电脑(6)连接。具体设计方案见图1，图中微流控芯片以三分岔芯片为例。
微量注射泵(2)通过橡胶软管与进样口(103)连接。函数波形发生器(3)一端与微电极接触点(108)连接；另一端与微电极接触点(109)连接，电压范围2V～20V,频率范围100kHz～20MHz,偏压范围-1V～1V。微流控芯片包括沉积好微电极的玻璃基片(101)和制备好微通道的PDMS基片(102)，进出样微通道(104～106、110)和进出样口(103、111～113)都在制备好微通道的PDMS基片(102)上，将制备好微通道的PDMS基片(102)与沉积好微电极的玻璃基片的表面进行等离子清洗，然后迅速粘合，即制成PDMS/玻璃微流控芯片。在微尺寸目标分离之前，首先要把控制流速的微量注射泵的参数设置好，把函数波形发生器输出的电压、频率和偏压设置好，把电脑的屏幕调节清晰，将事先处理好的微尺寸样品注入进样微通道(110)，给微流控芯片施加一组电压、频率和偏压，使不同尺寸的微目标分离并以一定流速分别经分流微通道进入出样口(111～113)，见图1、3。
附图说明：
图1为本发明的微尺寸目标混合动电操控结构图；
图2是微尺寸目标混合动电操控示意图；
图3是微尺寸目标混合动电操控结果示意图。
101：沉积好微电极的玻璃基片 102：制备好微通道的PDMS基片 103：进样口104-106：分流微通道 107：Ti-Au-Ti夹心式电极 108、109：微电极接触点 110：进样微通道 111-113：出样口
2：微量注射泵 3：函数波形发生器 4：显微镜 5：CCD 6：电脑
具体实施方式：
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
参阅图1、图2和图3，采用一种用于微尺寸目标操控的混合动电微流控芯片装置,此装置包括：微流控芯片(1)、微量注射泵(2)、函数波形发生器(3)、显微镜(4)、CCD(5)、电脑(6)。其中，函数波形发生器(3)与微流控芯片(1)连接；微量注射泵(2)与微流控芯片(1)连接；微流控芯片(1)置于显微镜上；显微镜(4)与CCD(5)连接；CCD(5)与电脑(6)连接。
将微流控芯片置于显微镜上，开启微量注射泵，流速设为0.1μLmin-1，打开电脑，调节调焦旋钮至电脑出现清晰画面。注入预先混合的10μm和25μm聚苯乙烯微球悬液，打开函数波形发生器，选择方波，施加电压14V，频率100kHz，偏压0.3V，15s后，基本可以实现两种微球的分离，25μm微球捕获在中心电极的中心线上(图3,因电极遮挡故不可见),从分流微通道(105)流出，10μm聚苯乙烯微球捕获在电极间隙从分流微通道(104、106)流出，从而达到分离富集，详见图2、图3。
实施例2
其它同实施例1，不同之处在于，打开函数波形发生器，选择方波，施加电压11V，频率1MHz，偏压1V，注入预先混合的5μm、10μm和25μm三种聚苯乙烯微球进行混合动电分离，18s后，25μm聚苯乙烯微球汇聚于中心电极上，从分流微通道(105)流出，10μm和5μm聚苯乙烯微球汇聚于电极间隙从分流微通道(104、106)流出。
Claims (5)
1.一种在微流控芯片上进行微尺寸目标混合动电操控的方法，包括下列步骤：
(1)将制备好微通道的PDMS基片(102)与沉积好微电极的玻璃基片的表面进行等离子清洗，然后迅速粘合，即制成PDMS/玻璃微流控芯片；
(2)注样：将微尺寸目标注入微通道(110)；
(3)检测：函数波形发生器连接微电极接触点(108、109、),给电极芯片施加一组电压、频率和偏压，通过电脑观察微尺寸目标分离的情况，统计分离效率等指标；
(4)输出结果：不同尺寸的微目标分离，以一定流速分别经出样微通道进入出样口。
2.根据权利要求1所述的微流控芯片上进行微尺寸目标混合动电操控的方法，其特征是，步骤(2)中，微尺寸目标是用注射泵加入到样品池中。
3.根据权利要求1所述的微流控芯片上进行微尺寸目标混合动电操控的方法，其特征是，步骤(2)中，微量注射泵通过橡胶软管与进样口(103)连接。
4.根据权利要求1所述的微流控芯片上进行微尺寸目标混合动电操控的方法，其特征是，步骤(3)中，所述的函数波形发生器可以输出Sine、quare、Ramp、pulse、Noise、Arb等波形信号,电压范围2～20V,频率范围100kHz～20MHz,偏压范围-1～1V。
5.根据权利要求1所述的微流控芯片上进行微尺寸目标混合动电操控的方法，其特征是，步骤(3)中，利用CCD(5)将视频信号传输给电脑(6)。
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2015
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