CN110389160A - 用于细胞膜状态监测的微生化反应器及其制作方法，以及细胞膜状态监测方法 - Google Patents

用于细胞膜状态监测的微生化反应器及其制作方法，以及细胞膜状态监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于细胞膜状态监测的微生化反应器及其制作方法，以及细胞膜状态监测方法,其中，所述微生化反应器，包括：基底层；底电极层；其设置于所述基底层上，下层腔体；其包括：下层腔体壁，以及由所述下层腔体壁围设所述底电极层形成的顶端开口的下层腔体内部空腔；多孔结构层；其设置于所述下层腔体上，其上设置有通孔；上层腔体；其包括：上层腔体壁罩，以及由所述上层腔体壁罩罩设于所述多孔结构层上形成的上层腔体内部空腔；其中，所述上层腔体壁罩的顶部上设置有进液口和出液口；顶电极；集成设置于所述上层腔体壁罩的顶部。

Description

用于细胞膜状态监测的微生化反应器及其制作方法，以及细 胞膜状态监测方法
技术领域
本发明涉及生命科学领域，并且特别地，涉及用于细胞膜状态监测的微生化反应器及其制作方法，以及细胞膜状态监测方法。
背景技术
目前，细胞膜状态监测的方法包括有：荧光染色、光学观察、电生理学。其中，荧光染料法是利用细胞在不同生命活动状态下，细胞膜的通透性有所不同，荧染料进入细胞，根据不同荧光强度表征其状态。但是荧光染料大多是含有苯环或杂环并带有共轭双键的化合物，通常这些化合物都带有毒性，且由于每次对细胞膜进行处理之后进行细胞膜监测时都需要先对其进行染色，在花费一定时间进行染色之后才能进行观察，因此直接影响了我们对细胞膜被处理之后的状态的实时在线观察。光学观察法是直接利用光学的放大原理来观测细胞，但是普通的光学显微镜只能看到细胞核层次，很难直接通过光学的观察判断细胞膜的当前状态。此外，由于光学显微镜的精密性，操作也是很大的难题。另外，关于电生理学监测方法，膜片钳方法是目前电生理学中最常用的方法，使用时需要技术人员将玻璃移液管定位在细胞附近并施加适当的抽吸以在移液管和细胞膜之间形成高阻密封。该密封通过防止任何电流在移液管尖端和细胞膜之间泄漏而确保信号的高质量记录。这种高阻密封需要非常精准的定位操作，并且费时费力，成本很高。
因此，目前亟需用于细胞膜状态监测的监测方法或监测装置，以解决或者部分解决上述技术问题，以实现有效地对细胞膜被处理之后的状态的实时监测。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供了用于细胞膜状态监测的微生化反应器及其制作方法，以及细胞状态监测方法，有利于实现实时有效地细胞膜的当前状态，以有利于加强对细胞膜的研究。
本申请提供一种用于细胞膜状态监测的微生化反应器，包括：
基底层；
底电极层；其设置于所述基底层上，
下层腔体；其包括：下层腔体壁，以及由所述下层腔体壁围设所述底电极层形成的顶端开口的下层腔体内部空腔；
多孔结构层；其设置于所述下层腔体上，其上设置有通孔；
上层腔体；其包括：上层腔体壁罩，以及由所述上层腔体壁罩罩设于所述多孔结构层上形成的上层腔体内部空腔；其中，所述上层腔体壁罩的顶部上设置有进液口和出液口；
顶电极；集成设置于所述上层腔体壁罩的顶部。
由上，过上述的微生化反应器，可以通过进液口将磷脂囊泡溶液注入至其内，在多孔结构层的上表面形成仿真细胞膜的磷脂双分子层的磷脂膜层(形成磷脂膜的方式还可以使用Langmuir-Blodgett (LB)方式，如果对结构层有特殊需求，也可以直接使用其他方式形成多孔膜结构。如直接使用微纳米滤膜，不局限于以上方法)；将样品溶液(可以根据需要通入含有不同的离子的溶液)通入至所述微生化反应器内，并将底电极层和顶电极分别接入电化学工作体系(或者是连接场效应管(FET))，以进行电学信号测量，以实现实时地监测磷脂膜层的状态。例如，通过监测CV曲线可以表征磷脂膜层(细胞膜)当前的完整性，通过监测电流可以表征磷脂膜层 (细胞膜)当前是否有离子跨膜的行为。另外，该微生化反应器还包括下层腔体，可以用于收集由上层腔体跨膜之后进入下层腔体的离子，以便于在有需要时对收集的离子进行进一步的检测。综上，本申请有利于实现实时有效地监测磷脂膜层(仿真细胞膜)的当前状态，以有利于加强对细胞膜的研究。
其中，对于基底层和腔体的材质可以是柔性材质也可以是刚性或者柔性材料，以使得微生化反应器可形成稳定的刚性和柔性装置，例如基底层的材质可以是但不限于以下其一：硅、玻璃、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚碳酸酯、涤纶树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚醚酰亚胺、各种含氟聚合物；所述下层腔体、上层腔体的材质可以是但不限于以下其一：聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚碳酸酯、涤纶树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚醚酰亚胺、含氟聚合物。所述底电极的材质可以是但不限于以下其一：金、银、铬、铜；所述顶电极的材质可以是采用银/氯化银参比电极。其中，对于多孔结构层的结构还可以是沟道结构或者是根据需要设置其他的结构。如果对结构层有特殊需求，也可以直接使用其他方式形成多孔膜结构。如直接使用微纳米滤膜，包括但不局限于以上材料。
优选地，所述微生化反应器，其特征在于，还包括：
磷脂膜层；覆盖设置于所述上层腔体内部空腔的底部的所述多孔结构层上。
由上，微生化反应器本身也可以直接包含磷脂膜层，该磷脂膜层的生成方式如前所述，此处不再赘述。
本申请还一种细胞膜状态监测方法，基于前述的微生化反应器，包括步骤：
S1、通过微注射泵或者液体蠕动泵与所述微生化反应器的进液口和出液口连接以形成循环换液系统；
S2、通过进液口将PBS缓冲液注入至所述微生化反应器内以对所述多孔结构层进行湿润，之后通过进液口将磷脂囊泡溶液注入至所述微生化反应器内，从而在微生化反应器内的多孔结构层的上表面形成仿真细胞膜的磷脂膜层；
S3、将样品溶液通入至所述微生化反应器内，并将底电极层和顶电极分别接入电化学工作体系，以进行电学信号测量，以监测磷脂膜层的状态。
由上，将样品溶液(可以根据需要通入含有不同的离子的溶液) 通入至所述微生化反应器内，并将底电极层和顶电极分别接入电化学工作体系(或者是连接场效应管(FET))，以进行电学信号测量，以实现实时地监测磷脂膜层的状态。例如，通过监测CV曲线可以表征磷脂膜层(细胞膜)当前的完整性，通过监测电流可以表征磷脂膜层(细胞膜)当前是否有离子跨膜的行为。
本申请还提供一种用于细胞状态监测的微生化反应器的制作方法，基于上述的微生化反应器，包括步骤：
A、在基底层上形成图形化的底电极层；
B、在底电极层周围粘附下层腔体壁；
C、在下层腔体上粘附多孔结构层；
D、在多孔结构层上对准并粘附上层腔体壁罩的侧壁；其中，所述上层腔体壁罩包括侧壁和顶部；
E、制作上层腔体壁罩的顶部，并且在所述顶部集成顶电极；
F、将集成顶电极后的所述上层腔体壁罩的顶部与所述上层腔体壁罩的侧壁对准粘附。
由上，通过上述方式制得的微生化反应器，可以通过进液口将磷脂囊泡溶液注入至其内，在多孔结构层的上表面形成仿真细胞膜的磷脂膜层(形成磷脂膜的方式还可以使用Langmuir-Blodgett(LB) 方式，如果对结构层有特殊需求，也可以直接使用其他方式形成多孔膜结构。如直接使用微纳米滤膜，不局限于以上方法)；将样品溶液(可以根据需要通入含有不同的离子的溶液)通入至所述微生化反应器内，并将底电极层和顶电极分别接入电化学工作体系(或者是连接场效应管(FET))，以进行电学信号测量，以实现实时地监测磷脂膜层的状态。例如，通过监测CV曲线可以表征磷脂膜层 (细胞膜)当前的完整性，通过监测电流可以表征磷脂膜层(细胞膜)当前是否有离子跨膜的行为。另外，该微生化反应器还包括下层腔体，可以用于收集由上层腔体跨膜之后进入下层腔体的离子，以便于在有需要时对收集的离子进行进一步的检测。
优选地，所述步骤A，包括：
采用蒸镀金属方式，在基底层上贴上图形化模板，然后通过高真空电子束蒸发镀膜机在基底层上形成图形化的底电极层；
其中，步骤A所述形成图形化的底电极层的方式还包括：丝网印刷或磁控溅射。
本申请还提供一种用于细胞状态监测的微生化反应器，包括：
基底层；
底电极层；其设置于所述基底层上，
腔体；其包括：腔体壁罩，以及由所述腔体壁罩罩设于所述底电极层上形成的内部空腔；其中，所述腔体壁罩的顶部上设置有进液口和出液口；
多孔结构层；其覆盖设置于所述底电极层上；其上设置有通孔；
顶电极；集成设置于所述腔体壁罩的顶部。
由上，通过上述微生化反应器，可以通过进液口将磷脂囊泡溶液注入至其内，在多孔结构层的上表面形成仿真细胞膜的磷脂膜层 (形成磷脂膜的方式还可以使用Langmuir-Blodgett(LB)方式，如果对结构层有特殊需求，也可以直接使用其他方式形成多孔膜结构。如直接使用微纳米滤膜，不局限于以上方法)；将样品溶液(可以根据需要通入含有不同的离子的溶液)通入至所述微生化反应器内，并将底电极层和顶电极分别接入电化学工作体系(或者是连接场效应管(FET))，以进行电学信号测量，以实现实时地监测磷脂膜层的状态。例如，通过监测CV曲线可以表征磷脂膜层(细胞膜)当前的完整性，通过监测电流可以表征磷脂膜层(细胞膜)当前是否有离子跨膜的行为。
优选地，本申请的微生化反应器，还包括：
磷脂膜；覆盖设置于所述多孔结构层上。
由上，微生化反应器本身也可以直接包含磷脂膜层，该磷脂膜层的生成方式如前所述，此处不再赘述。
本申请还提供一种细胞状态监测方法，基于上述的微生化反应器，包括步骤：
M1、通过微注射泵或者液体蠕动泵与所述微生化反应器的进液口和出液口连接以形成循环换液系统；
M2、通过进液口将PBS缓冲液注入至所述微生化反应器内以对所述多孔结构层进行湿润，之后通过进液口将磷脂囊泡溶液注入至所述微生化反应器内，从而在微生化反应器内的多孔结构层的上表面形成仿真细胞膜的磷脂膜层；
M3、将样品溶液通入至所述微生化反应器内，并将底电极层和顶电极分别接入电化学工作体系，以进行电学信号测量，以监测磷脂膜层的状态。
由上，将样品溶液(可以根据需要通入含有不同的离子的溶液) 通入至所述微生化反应器内，并将底电极层和顶电极分别接入电化学工作体系(或者是连接场效应管(FET))，以进行电学信号测量，以实现实时地监测磷脂膜层的状态。例如，通过监测CV曲线可以表征磷脂膜层(细胞膜)当前的完整性，通过监测电流可以表征磷脂膜层(细胞膜)当前是否有离子跨膜的行为。
本申请还提供一种用于细胞状态监测的微生化反应器的制作方法，基于上述的微生化反应器，包括步骤：
N1、在基底层上形成图形化的底电极层；
N2、在底电极层上粘附、光刻或者沉积多孔结构层；
N3、在所述多孔结构层周围对准并粘附腔体壁罩的侧壁；其中，所述上层腔体壁罩包括侧壁和顶部；
N4、制作所述腔体壁罩的顶部，并且在所述顶部集成顶电极；
N5、将集成顶电极后的所述上层腔体壁罩的顶部与所述腔体壁罩的侧壁对准粘附。
由上，通过上述方法制得的微生化反应器，可以通过进液口将磷脂囊泡溶液注入至其内，在多孔结构层的上表面形成仿真细胞膜的磷脂膜层(形成磷脂膜的方式还可以使用Langmuir-Blodgett(LB) 方式，如果对结构层有特殊需求，也可以直接使用其他方式形成多孔膜结构。如直接使用微纳米滤膜，不局限于以上方法)；将样品溶液(可以根据需要通入含有不同的离子的溶液)通入至所述微生化反应器内，并将底电极层和顶电极分别接入电化学工作体系(或者是连接场效应管(FET))，以进行电学信号测量，以实现实时地监测磷脂膜层的状态。例如，通过监测CV曲线可以表征磷脂膜层 (细胞膜)当前的完整性，通过监测电流可以表征磷脂膜层(细胞膜)当前是否有离子跨膜的行为。
优选地，所述步骤N1，包括：
采用蒸镀金属方式，在基底层上贴上图形化模板，然后通过高真空电子束蒸发镀膜机在基底层上形成图形化的底电极层；
其中，步骤N1所述形成图形化的底电极层的方式还包括：丝网印刷或磁控溅射。
由上，形成图形化的底电极层不限于上述方式，其他的形成图形化的底电极层的方式也在本申请的保护范围之内。
综上所述，本申请提供的用于细胞膜状态监测的微生化反应器及其制作方法，以及细胞状态监测方法，有利于实现实时有效地监测磷脂膜层(仿真细胞膜)的当前状态，以有利于加强对细胞膜的研究。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的一种用于细胞膜状态监测的微生化反应器的结构示意图；
图2为本申请提供的一种细胞膜状态监测方法的流程示意图；
图3为本申请提供的一种用于细胞状态监测的微生化反应器的制作方法的流程示意图；
图4为本申请提供的另一种用于细胞膜状态监测的微生化反应器的结构示意图；
图5为本申请提供的用于细胞膜状态监测的微生化反应器的俯视图；
图6为本申请提供的另一种用于细胞状态监测的微生化反应器的制作方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的区间。
实施例一
如图1所示，本申请提供一种用于细胞膜状态监测的微生化反应器，包括：
基底层101；
底电极层102；其设置于所述基底层101上，
下层腔体103；其包括：下层腔体壁1031，以及由所述下层腔体壁1031围设底电极层102形成的顶端开口的下层腔体内部空腔 1032；
多孔结构层104；其设置于所述下层腔体103上，其上设置有通孔1041；
上层腔体105；其包括：上层腔体壁罩1051，以及由所述上层腔体壁罩罩设于所述多孔结构层上形成的上层腔体内部空腔1052；其中，所述上层腔体壁罩的顶部上设置有进液口1053和出液口 1054；
顶电极106；集成设置于所述上层腔体壁罩的顶部。
其中，对于基底层和腔体的材质可以是柔性材质也可以是刚性或者柔性材料，以使得微生化反应器可形成稳定的刚性和柔性装置，例如基底层的材质可以是但不限于以下其一：硅、玻璃、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚碳酸酯、涤纶树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚醚酰亚胺、各种含氟聚合物；所述下层腔体、上层腔体的材质可以是但不限于以下其一：聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚碳酸酯、涤纶树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚醚酰亚胺、含氟聚合物。
其中，所述底电极的材质可以是但不限于以下其一：金、银、铬、铜；所述顶电极的材质可以是采用银/氯化银参比电极。
其中，对于多孔结构层的结构还可以是沟道结构或者是根据需要设置其他的结构。如果对结构层有特殊需求，也可以直接使用其他方式形成多孔膜结构。如直接使用微纳米滤膜，包括但不局限于以上材料。
其中，为了更清楚的说明本申请的技术方案，现将该微生化反应器的工作原理说明如下：
通过进液口将磷脂囊泡溶液注入至其内，在多孔结构层的上表面形成仿真细胞膜的磷脂双分子层的磷脂膜层(形成磷脂膜的方式还可以使用Langmuir-Blodgett(LB)方式，如果对结构层有特殊需求，也可以直接使用其他方式形成多孔膜结构。如直接使用微纳米滤膜，不局限于以上方法)；将样品溶液(可以根据需要通入含有不同的离子的溶液)通入至所述微生化反应器内，并将底电极层和顶电极分别接入电化学工作体系(或者是连接场效应管(FET))，以进行电学信号测量，以实现实时地监测磷脂膜层的状态。例如，通过监测CV曲线可以表征磷脂膜层(细胞膜)当前的完整性，通过监测电流可以表征磷脂膜层(细胞膜)当前是否有离子跨膜的行为。另外，该微生化反应器还包括下层腔体，可以用于收集由上层腔体跨膜之后进入下层腔体的离子，以便于在有需要时对收集的离子进行进一步的检测。综上，本申请有利于实现实时有效地监测磷脂膜层(仿真细胞膜)的当前状态，以有利于加强对细胞膜的研究。
其中，所述微生化反应器，还可以为直接包含：磷脂膜层107 的微生化反应器；其中，所述磷脂膜层107覆盖设置于所述上层腔体内部空腔的底部的所述多孔结构层上。该磷脂膜层的生成方式如前所述，此处不再赘述。
实施例二
本申请还一种细胞膜状态监测方法，基于前述的微生化反应器，包括步骤：
S101，通过微注射泵或者液体蠕动泵与所述微生化反应器的进液口和出液口连接以形成循环换液系统；
S102，通过进液口将PBS缓冲液注入至所述微生化反应器内以对所述多孔结构层进行湿润，之后通过进液口将磷脂囊泡溶液注入至所述微生化反应器内，从而在微生化反应器内的多孔结构层的上表面形成仿真细胞膜的磷脂膜层；
S103，将样品溶液通入至所述微生化反应器内，并将底电极层和顶电极分别接入电化学工作体系，以进行电学信号测量，以监测磷脂膜层的状态。
由上，将样品溶液(可以根据需要通入含有不同的离子的溶液) 通入至所述微生化反应器内，并将底电极层和顶电极分别接入电化学工作体系(或者是连接场效应管(FET))，以进行电学信号测量，以实现实时地监测磷脂膜层的状态。例如，通过监测CV曲线可以表征磷脂膜层(细胞膜)当前的完整性，通过监测电流可以表征磷脂膜层(细胞膜)当前是否有离子跨膜的行为。
实施例三
本申请还提供一种用于细胞状态监测的微生化反应器的制作方法，基于实施例一的微生化反应器，包括步骤：
S201，在基底层上形成图形化的底电极层；具体地，该步骤，包括：采用蒸镀金属方式，在基底层上贴上图形化模板，然后通过高真空电子束蒸发镀膜机在基底层上形成图形化的底电极层；或者，所述形成图形化的底电极层的方式还包括：丝网印刷或磁控溅射。形成图形化的底电极层不限于上述方式，其他的形成图形化的底电极层的方式也在本申请的保护范围之内。
S202，在底电极层周围粘附下层腔体壁；
S203，在下层腔体上粘附多孔结构层；
S204，在多孔结构层上对准并粘附上层腔体壁罩的侧壁；其中，所述上层腔体壁罩包括侧壁和顶部；
S205，制作上层腔体壁罩的顶部，并且在所述顶部集成顶电极；
S206，将集成顶电极后的所述上层腔体壁罩的顶部与所述上层腔体壁罩的侧壁对准粘附。
由上，通过上述方式制得的微生化反应器，可以通过进液口将磷脂囊泡溶液注入至其内，在多孔结构层的上表面形成仿真细胞膜的磷脂膜层(形成磷脂膜的方式还可以使用Langmuir-Blodgett(LB) 方式，如果对结构层有特殊需求，也可以直接使用其他方式形成多孔膜结构。如直接使用微纳米滤膜，不局限于以上方法)；将样品溶液(可以根据需要通入含有不同的离子的溶液)通入至所述微生化反应器内，并将底电极层和顶电极分别接入电化学工作体系(或者是连接场效应管(FET))，以进行电学信号测量，以实现实时地监测磷脂膜层的状态。例如，通过监测CV曲线可以表征磷脂膜层 (细胞膜)当前的完整性，通过监测电流可以表征磷脂膜层(细胞膜)当前是否有离子跨膜的行为。另外，该微生化反应器还包括下层腔体，可以用于收集由上层腔体跨膜之后进入下层腔体的离子，以便于在有需要时对收集的离子进行进一步的检测。
实施例四
如图4所示，本申请还提供一种用于细胞状态监测的微生化反应器，包括：
基底层401；
底电极层402；其设置于所述基底层403上，
腔体403；其包括：腔体壁罩4031，以及由所述腔体壁罩4031 罩设于所述底电极层402上形成的内部空腔4032；其中，所述腔体壁罩4031的顶部上设置有进液口4033和出液口4034；
多孔结构层404；其覆盖设置于所述底电极层402上；其上设置有通孔4041；
顶电极405；集成设置于所述腔体壁罩4031的顶部。
如图5所示，为本申请微生化反应器的俯视图，其中，底电极层402部分被腔体壁罩4031罩设，部分伸出在外。
其中，为了更清楚的说明本申请的技术方案，现将该微生化反应器的工作原理说明如下：
通过进液口将磷脂囊泡溶液注入至其内，在多孔结构层的上表面形成仿真细胞膜的磷脂膜层(形成磷脂膜的方式还可以使用Langmuir-Blodgett(LB)方式，如果对结构层有特殊需求，也可以直接使用其他方式形成多孔膜结构。如直接使用微纳米滤膜，不局限于以上方法)；将样品溶液(可以根据需要通入含有不同的离子的溶液)通入至所述微生化反应器内，并将底电极层和顶电极分别接入电化学工作体系(或者是连接场效应管(FET))，以进行电学信号测量，以实现实时地监测磷脂膜层的状态。例如，通过监测CV 曲线可以表征磷脂膜层(细胞膜)当前的完整性，通过监测电流可以表征磷脂膜层(细胞膜)当前是否有离子跨膜的行为。
其中，所述微生化反应器，还可以为直接包含：磷脂膜层406 的微生化反应器；其中，所述磷脂膜层406覆盖设置于所述多孔结构层上。该磷脂膜层的生成方式如前所述，此处不再赘述。
实施例五
本申请还提供一种细胞状态监测方法，基于实施例四的微生化反应器，包括步骤：
M1、通过微注射泵或者液体蠕动泵与所述微生化反应器的进液口和出液口连接以形成循环换液系统；
M2、通过进液口将PBS缓冲液注入至所述微生化反应器内以对所述多孔结构层进行湿润，之后通过进液口将磷脂囊泡溶液注入至所述微生化反应器内，从而在微生化反应器内的多孔结构层的上表面形成仿真细胞膜的磷脂膜层；
M3、将样品溶液通入至所述微生化反应器内，并将底电极层和顶电极分别接入电化学工作体系，以进行电学信号测量，以监测磷脂膜层的状态。
由上，将样品溶液(可以根据需要通入含有不同的离子的溶液) 通入至所述微生化反应器内，并将底电极层和顶电极分别接入电化学工作体系(或者是连接场效应管(FET))，以进行电学信号测量，以实现实时地监测磷脂膜层的状态。例如，通过监测CV曲线可以表征磷脂膜层(细胞膜)当前的完整性，通过监测电流可以表征磷脂膜层(细胞膜)当前是否有离子跨膜的行为。
实施例六
如图6所示，本申请还提供一种用于细胞状态监测的微生化反应器的制作方法，基于实施例四的微生化反应器，包括步骤：
S601，在基底层上形成图形化的底电极层；包括：采用蒸镀金属方式，在基底层上贴上图形化模板，然后通过高真空电子束蒸发镀膜机在基底层上形成图形化的底电极层；所述形成图形化的底电极层的方式还包括：丝网印刷或磁控溅射。形成图形化的底电极层不限于上述方式，其他的形成图形化的底电极层的方式也在本申请的保护范围之内。
S602，在底电极层上粘附、光刻或者沉积多孔结构层；
S603，在所述多孔结构层周围对准并粘附腔体壁罩的侧壁；其中，所述上层腔体壁罩包括侧壁和顶部；
S604，制作所述腔体壁罩的顶部，并且在所述顶部集成顶电极；
S605，将集成顶电极后的所述上层腔体壁罩的顶部与所述腔体壁罩的侧壁对准粘附。
由上，通过上述方法制得的微生化反应器，可以通过进液口将磷脂囊泡溶液注入至其内，在多孔结构层的上表面形成仿真细胞膜的磷脂膜层(形成磷脂膜的方式还可以使用Langmuir-Blodgett(LB) 方式，如果对结构层有特殊需求，也可以直接使用其他方式形成多孔膜结构。如直接使用微纳米滤膜，不局限于以上方法)；将样品溶液(可以根据需要通入含有不同的离子的溶液)通入至所述微生化反应器内，并将底电极层和顶电极分别接入电化学工作体系(或者是连接场效应管(FET))，以进行电学信号测量，以实现实时地监测磷脂膜层的状态。例如，通过监测CV曲线可以表征磷脂膜层 (细胞膜)当前的完整性，通过监测电流可以表征磷脂膜层(细胞膜)当前是否有离子跨膜的行为。其中，对于多孔结构层的结构还可以是沟道结构或者是根据需要设置其他的结构。如果对结构层有特殊需求，也可以直接使用其他方式形成多孔膜结构。如直接使用微纳米滤膜，包括但不局限于以上材料。其中，本发明的多孔结构层如果通过光刻方式形成则可以采用负胶、正胶等稳定型光刻胶。图形化的多孔形状可以是圆形、三角形、多边形等形状之一或其任意组合等。
综上所述，本申请提供的用于细胞膜状态监测的微生化反应器及其制作方法，以及细胞状态监测方法，有利于实现实时有效地监测磷脂膜层(仿真细胞膜)的当前状态，以有利于加强对细胞膜的研究。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于细胞膜状态监测的微生化反应器，其特征在于，包括：
基底层；
底电极层；其设置于所述基底层上，
下层腔体；其包括：下层腔体壁，以及由所述下层腔体壁围设所述底电极层形成的顶端开口的下层腔体内部空腔；
多孔结构层；其设置于所述下层腔体上，其上设置有通孔；
上层腔体；其包括：上层腔体壁罩，以及由所述上层腔体壁罩罩设于所述多孔结构层上形成的上层腔体内部空腔；其中，所述上层腔体壁罩的顶部上设置有进液口和出液口；
顶电极；集成设置于所述上层腔体壁罩的顶部。
2.根据权利要求1所述的微生化反应器，其特征在于，还包括：
磷脂膜层；覆盖设置于所述上层腔体内部空腔的底部的所述多孔结构层上。
3.一种细胞膜状态监测方法，基于权利要求1所述的微生化反应器，其特征在于，包括步骤：
S1、通过微注射泵或者液体蠕动泵与所述微生化反应器的进液口和出液口连接以形成循环换液系统；
S2、通过进液口将PBS缓冲液注入至所述微生化反应器内以对所述多孔结构层进行湿润，之后通过进液口将磷脂囊泡溶液注入至所述微生化反应器内，从而在微生化反应器内的多孔结构层的上表面形成仿真细胞膜的磷脂膜层；
S3、将样品溶液通入至所述微生化反应器内，并将底电极层和顶电极分别接入电化学工作体系，以进行电学信号测量，以监测磷脂膜层的状态。
4.一种用于细胞状态监测的微生化反应器的制作方法，基于权利要求1所述的微生化反应器，其特征在于，包括步骤：
A、在基底层上形成图形化的底电极层；
B、在底电极层周围粘附下层腔体壁；
C、在下层腔体上粘附多孔结构层；
D、在多孔结构层上对准并粘附上层腔体壁罩的侧壁；其中，所述上层腔体壁罩包括侧壁和顶部；
E、制作上层腔体壁罩的顶部，并且在所述顶部集成顶电极；
F、将集成顶电极后的所述上层腔体壁罩的顶部与所述上层腔体壁罩的侧壁对准粘附。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤A，包括：
采用蒸镀金属方式，在基底层上贴上图形化模板，然后通过高真空电子束蒸发镀膜机在基底层上形成图形化的底电极层；
其中，步骤A所述形成图形化的底电极层的方式还包括：丝网印刷或磁控溅射。
6.一种用于细胞状态监测的微生化反应器，其特征在于，包括：
基底层；
底电极层；其设置于所述基底层上，
腔体；其包括：腔体壁罩，以及由所述腔体壁罩罩设于所述底电极层上形成的内部空腔；其中，所述腔体壁罩的顶部上设置有进液口和出液口；
多孔结构层；其覆盖设置于所述底电极层上；其上设置有通孔；
顶电极；集成设置于所述腔体壁罩的顶部。
7.根据权利要求6所述的微生化反应器，其特征在于，还包括：
磷脂膜层；覆盖设置于所述多孔结构层上。
8.一种细胞状态监测方法，基于权利要求6所述的微生化反应器，其特征在于，包括步骤：
M1、通过微注射泵或者液体蠕动泵与所述微生化反应器的进液口和出液口连接以形成循环换液系统；
M2、通过进液口将PBS缓冲液注入至所述微生化反应器内以对所述多孔结构层进行湿润，之后通过进液口将磷脂囊泡溶液注入至所述微生化反应器内，从而在微生化反应器内的多孔结构层的上表面形成仿真细胞膜的磷脂膜层；
M3、将样品溶液通入至所述微生化反应器内，并将底电极层和顶电极分别接入电化学工作体系，以进行电学信号测量，以监测磷脂膜层的状态。
9.一种用于细胞状态监测的微生化反应器的制作方法，基于权利要求6所述的微生化反应器，其特征在于，包括步骤：
N1、在基底层上形成图形化的底电极层；
N2、在底电极层上光刻、粘附或者沉积多孔结构层；
N3、在所述多孔结构层周围对准并粘附腔体壁罩的侧壁；其中，所述上层腔体壁罩包括侧壁和顶部；
N4、制作所述腔体壁罩的顶部，并且在所述顶部集成顶电极；
N5、将集成顶电极后的所述上层腔体壁罩的顶部与所述腔体壁罩的侧壁对准粘附。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤N1，包括：
采用蒸镀金属方式，在基底层上贴上图形化模板，然后通过高真空电子束蒸发镀膜机在基底层上形成图形化的底电极层；
其中，步骤N1所述形成图形化的底电极层的方式还包括：丝网印刷或磁控溅射。
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