CN111257207A - 一种细胞分布分析装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种细胞分布分析装置，采用该细胞分布分析装置对细胞进行分布分析，误差小，精度高，耗时短，成本低。该细胞分布分析装置包括微流控芯片和显微镜；所述微流控芯片包括衬底，所述衬底上具有细胞微槽阵列，所述细胞微槽的体积为0.1‑10nl；所述细胞微槽阵列为亲水性；所述衬底为柔性衬底。

Description

一种细胞分布分析装置
技术领域
本发明属于生物医药领域。
背景技术
在现代生物医药领域，对于细胞表面标志、细胞内抗原物质、细胞受体、肿瘤细胞的DNA、RNA含量以及免疫细胞的功能等信息需要进行分析测量。
现有技术中，除手动进行细胞分布分析的方法外，对细胞实现分布分析的设备一般采用流式细胞仪。流式细胞仪可以快速测量、存贮、显示悬浮在液体中的分散细胞的一系列重要的生物物理、生物化学方面的特征参量，并可以根据预选的参量范围分析出指定的细胞亚群分布情况。
但是，一方面，流式细胞仪在进行细胞分布分析时存在误差大、耗时长等技术缺陷。另一方面，流式细胞仪的价格昂贵且使用成本高，采用该装置进行医学检测的成本高，从而增加了人们的实验和生活成本。人们希望有一种可以快速、高效、误差小的细胞种类的分布分析装置。
发明内容
本发明公开了一种细胞分布分析装置，采用该细胞分布分析装置对细胞的种类分布进行分析，误差小，精度高，耗时短，成本低。
本发明公开的细胞分布分析装置，其中包括微流控芯片和显微镜；所述微流控芯片包括衬底，所述衬底上具有细胞微槽阵列，每个所述细胞微槽的体积为0.1-10nl；所述细胞微槽阵列为亲水性；所述衬底为柔性衬底。
其中，每个所述细胞微槽的体积为0.5-5nl。
其中，所述柔性衬底包括PDMS衬底、PMMA衬底等。
附图说明
图1为本发明的细胞分布分析装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更清楚的理解本发明的细胞分布分析装置的结构，下面通过具体实施方式对其结构、制造方法以及使用方法进行详细说明。
本发明的细胞分布分析装置包括微流控芯片、显微镜及其控制平台；
其中，所述微流控芯片包括衬底，所述衬底上具有细胞微槽阵列，每个所述细胞微槽的体积为0.1-10nl，优选的每个所述细胞微槽的体积为0.5-5nl。
所述衬底为柔性衬底，包括PDMS衬底、PMMA衬底等。
所述细胞微槽阵列为亲水性。
所述微流控芯片的制造方法为：
首先在模型衬底上制作出模型微槽阵列，其中每个模型微槽的体积为0.1-10nl。其中，模型衬底优选为硅衬底，从而在硅衬底上制造模型微槽阵列。例如在2.5cmx7.5cm的硅片上可以制作3-10万个以上的模型微槽，从而形成模型微槽阵列。该模型微槽用于将该微槽阵列转移至柔性材料的衬底上以形成微流控芯片。
然后，利用注模方式把模型微槽阵列的图案转移到柔性衬底上以形成微流控芯片。其中柔性衬底的材料优选为PDMS(聚二甲基硅氧烷)或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)。通过先在硅衬底上形成微槽然后将微槽图案转移至柔性衬底的方法，可以快速地形成高质量的细胞微槽阵列，形成的细胞微槽每个体积为0.1-10nl。
最后，对微流控芯片表面进行亲水处理。其中，先对微流控芯片进行等离子处理，然后将其浸泡在亲水性处理溶液中，最后吹干即可得到用于本发明的细胞分布分析装置的微流控芯片。
具体的，本发明的细胞分布分析装置的制造方法包括如下步骤：
模型衬底清洗：对模型衬底进行清洗，去除其表面杂质和氧化物。
例如，先把模型衬底放入第一清洗溶液在器皿中加热并清洗，取出模型衬底后用第二清洗溶液对其清洗，再将模型衬底置于刻蚀缓冲液中去除其表面氧化物。之后，优选将其表面吹干。模型衬底为硬性材料制成，优选模型衬底为硅片。
模型衬底刻蚀：在模型衬底表面旋涂光刻胶，曝光显影，刻蚀形成模型微槽图案。
微流控芯片制作：将模型衬底上的模型微槽图案转移到柔性材料上，在柔性材料上形成细胞微槽阵列，制成微流控芯片。
例如，把硅片上的微槽结构转移到比较柔软的材料比如PMMA或PDMS硅胶上。
例如，将液态的柔性衬底材料平铺在模型衬底上，模型衬底上以及模型微槽中具有一定体积的液态柔性材料，将铺有柔性材料的模型衬底烘烤、冷却，此时模型衬底上的模型微槽图案即转移到柔性衬底材料上，该柔性衬底材料上形成有细胞微槽阵列。然后，将冷却后的柔性衬底材料与模型衬底分离，即得到微流控芯片。
微流控芯片表面处理：对微流控芯片表面进行亲水处理。
例如用氧气等离子体处理芯片表面，然后将其浸泡在亲水性溶液中10-60分钟，最后吹干。
将该微流控芯片与显微镜配合使用，即可得到本发明的细胞分布分析装置。
下面通过具体实施例来阐述本发明的细胞分布分析装置的制造方法。
实施例1：
本发明的细胞分布分析装置的制造方法，包括如下步骤：
硅片清洗：先把硅片放入浓硫酸和双氧水(4:1)溶液在玻璃器皿中并加热到80℃清洗30分钟，取出硅片用去离子水清洗3分钟；配置1:80的BOE(氧化物刻蚀缓冲液)氧化硅刻蚀溶液，把硅片放入BOE溶液中刻蚀1分钟以去除表面的氧化硅；去除硅片在去离子水中清洗3分钟；用氮气枪把硅片吹干。
硅片刻蚀：在清洗干净的硅片上旋涂光刻胶S1803,旋涂转速2000转，在80℃前烘3分钟，然后用紫外曝光机和已经设计好的光刻版对硅片上的光刻胶进行曝光，把光刻版上的图形转移到硅片上；曝光后的硅片在显影液中显影，曝光部分的光刻胶被显影液溶解；显影后的硅片在100℃烘烤5分钟；然后把硅片放入干法刻蚀机中对硅片进行刻蚀，没有光刻胶保护的部分被刻蚀掉；刻蚀之后把硅片放入丙酮溶液中溶解光刻胶，然后一次用Isopropanol溶液和去离子水冲洗硅片，最后用氮气枪把硅片吹干。
微流控芯片制作：把硅片上的微槽结构转移到比较柔软的材料比如PDMS硅胶上。PDMS的主剂和硬化剂为液态，把他们以一定比例混合均匀，然后除去气泡，倒在硅片上，硅片放入夹具中可以盛放一定体积的PDMS；然后把浇注PDMS的硅片放入60℃的烘箱中烘烤90分钟，在空气中冷却，此时硅片上的微槽图案已经转移到硅胶上；硅片冷却后，把PDMS微流控芯片从硅片上分离下来。
微流控芯片表面处理：对于硅胶微流控芯片，用氧气等离子体处理表面，5W功率处理5分钟；然后把氧等离子体处理后的微流控新盘浸泡在2％的BSA(牛血清)溶液中40分钟，最后用氮气枪吹干。
实施例2：
本发明的细胞分布分析装置的制造方法，包括如下步骤：
硅片清洗：先把硅片放入浓硫酸和双氧水溶液在玻璃器皿中并加热到120℃清洗10分钟，取出硅片用去离子水清洗10分钟；配置1:120的BOE(氧化物刻蚀缓冲液)氧化硅刻蚀溶液，把硅片放入BOE溶液中刻蚀3分钟以去除表面的氧化硅；去除硅片在去离子水中清洗10分钟；用氮气枪把硅片吹干。
硅片刻蚀：在清洗干净的硅片上旋涂光刻胶,旋涂转速4000转，在110℃前烘1分钟，然后用紫外曝光机和已经设计好的光刻版对硅片上的光刻胶进行曝光，把光刻版上的图形转移到硅片上；曝光后的硅片在显影液中显影，曝光部分的光刻胶被显影液溶解；显影后的硅片在150℃烘烤1分钟；然后把硅片放入干法刻蚀机中对硅片进行刻蚀，没有光刻胶保护的部分被刻蚀掉；刻蚀之后把硅片放入丙酮溶液中溶解光刻胶，然后用异丙醇溶液和去离子水冲洗硅片，最后用氮气枪把硅片吹干。
微流控芯片制作：把硅片上的微槽结构转移到比较柔软的材料比如PMMA上。将PMMA的主剂和硬化剂以一定比例混合均匀，然后除去气泡，倒在硅片上，硅片放入夹具中可以盛放一定体积的PMMA；然后把浇注PMMA的硅片放入100℃的烘箱中烘烤0.5小时，在空气中冷却，此时硅片上的微槽图案已经转移到硅胶上；硅片冷却后，把PMMA微流控芯片从硅片上分离下来。
微流控芯片表面处理：用氧气等离子体处理表面，15W功率处理1分钟；然后把氧等离子体处理后的微流控新盘浸泡在5％的BSA(牛血清)溶液中20分钟，最后用氮气枪吹干。
实施例3：
本发明的细胞分布分析装置的制造方法，包括如下步骤：
硅片清洗：先把硅片放入浓硫酸和双氧水(4:1)溶液在玻璃器皿中并加热到100℃清洗20分钟，取出硅片用去离子水清洗5分钟；配置1:100的BOE(氧化物刻蚀缓冲液)氧化硅刻蚀溶液，把硅片放入BOE溶液中刻蚀1分钟以去除表面的氧化硅；去除硅片在去离子水中清洗5分钟；用氮气枪把硅片吹干。
硅片刻蚀：在清洗干净的硅片上旋涂光刻胶S1803,旋涂转速3000转，在95℃前烘1分钟，然后用紫外曝光机和已经设计好的光刻版对硅片上的光刻胶进行曝光，把光刻版上的图形转移到硅片上；曝光后的硅片在显影液中显影，曝光部分的光刻胶被显影液溶解；显影后的硅片在120℃烘烤2分钟；然后把硅片放入干法刻蚀机中对硅片进行刻蚀，没有光刻胶保护的部分被刻蚀掉；刻蚀之后把硅片放入丙酮溶液中溶解光刻胶，然后一次用Isopropanol溶液和去离子水冲洗硅片，最后用氮气枪把硅片吹干。
微流控芯片制作：把硅片上的微槽结构转移到比较柔软的材料比如PMMA或PDMS硅胶上。以PDMS硅胶为例，将其液态的主剂和硬化剂以5-10:1的比例混合均匀，然后除去气泡，倒在硅片上，硅片放入夹具中可以盛放一定体积的PDMS；然后把浇注PDMS的硅片放入80℃的烘箱中烘烤1小时，在空气中冷却，此时硅片上的微槽图案已经转移到硅胶上；硅片冷却后，把PDMS微流控芯片从硅片上分离下来。
微流控芯片表面处理：对于硅胶微流控芯片，用氧气等离子体处理表面，10W功率处理2分钟；然后把氧等离子体处理后的微流控新盘浸泡在3％的BSA(牛血清)溶液中25分钟，最后用氮气枪吹干。
以上通过具体实施方式描述了本发明的细胞分布分析装置，但应当理解，其不用于限定本发明，本领域技术人员可对其进行常见的变型，本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (3)

1.一种细胞分布分析装置，包括微流控芯片、显微镜及其控制平台，其特征在于，
所述微流控芯片包括衬底，所述衬底上具有细胞微槽阵列，所述细胞微槽的体积为0.1-10nl；
所述细胞微槽阵列为亲水性；
所述衬底为柔性衬底。
2.如权利要求1所述的细胞分布分析装置，其特征在于，所述细胞微槽的体积为0.5-5nl。
3.如权利要求1所述的细胞分布分析装置，其特征在于，所述柔性衬底包括PDMS衬底、PMMA衬底等。
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