[发明专利]细胞电融合芯片及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物细胞融合技术领域，特别涉及一种细胞电融合芯片及制造方法。

背景技术

生物细胞通过融合可以形成新的细胞，在现代生物医学工程基础领域有着重要的意义，广泛应用于医疗卫生、现代农业等研究领域，包括单克隆抗体制备、新物种产生或改良等。细胞融合有化学融合方法(如PEG方法)、物理融合方法，其中物理融合方法中，电场融合方法因其便于精确控制、重复性好、融合率高等优点而得到了广泛的应用。

细胞电融合通过几个连续的过程来实现：细胞在电场中受到介电电泳力，相互接触形成珠串，该过程称为细胞排队；在成串的细胞上施加高压电脉冲使细胞膜产生可逆击穿，形成孔洞，两细胞内液通过穿孔交换物质，最后细胞膜、细胞核融合形成一个新的细胞。

为了实现细胞电融合，最关键的是将细胞置于非均匀电场中，使细胞受到介电电泳力和强电场穿孔力。根据电场基本理论电场强度E＝V/d，为了获得较强的电场强度，必须靠增加电压或缩短电极间距来实现，在细胞电融合芯片的设计中，以减小电极间距来实现高电场强度，所以，电极间距可以根据细胞大小进行设计选择，在细胞尺寸数量级范围内，产生足以使细胞膜穿孔所需电压降低至十几伏至几十伏即可，大大降低了细胞电融合信号发生器设计制造难度，提高了细胞电融合后细胞的成活率。

细胞融合芯片作为一个完整的细胞电融合系统的核心组成部分，对其结构和制作工艺的要求也越来越高，但是总体来说，目前国内在细胞电融合芯片研究开发较少，主要存在下列缺陷：微电极产生的电场强度和电场梯度较弱，不能实现较为精确的控制；在增强可视化程度方面很差，不容易(或效果不好)观察芯片内部细胞电融合过程，不利于细胞电融合过程中实时对细胞进行观察记录，不便于操控细胞。并且在加工材料选择方面，也存在材料抗腐蚀、抗氧化能力较弱的问题。

发明内容

有鉴于此，针对现有技术存在的上述不足，本发明提出一种细胞电融合芯片，通过特殊的锯齿状排列微电极，使微电极产生的电场强度和电场梯度不但能够满足强度要求，并且电场分布均匀，能实现较为精确的控制，同时由于采用硅玻结构，在融合过程中可以更加方便地观察和记录细胞融合过程，而且提高了细胞电融合芯片的抗化学腐蚀能力、耐高温高压能力、生物相容性能。

本发明的可视化细胞电融合芯片，所述细胞电融合芯片由硅片和玻璃片键合而成，所述硅片上设置有微电极组，所述微电极组上设置有多个微电极，所述微电极组设置有信号引出线；

所述微电极呈锯齿状排列于微电极组的一侧或两侧，设置在相邻微电极组上的微电极交错相对，微电极组之间形成连续的微通道；

进一步，所述微电极呈尖角锯齿状或矩形锯齿状排列在微电极组上；

进一步，所述硅片上设置有多个微电极组和多条微通道；

进一步，所述硅片厚度为40～60μm，玻璃片厚度为500～1000μm；

进一步，所述微电极组的信号引出线采用金丝；

进一步，所述微电极组连接的信号引出线各自连接独立的控制信号；

进一步，所述微电极组由表及里依次由金电镀层、金溅射层、硅片层组成；

进一步，所述金溅射层的厚度为150～200nm，所述金电镀层的厚度为500～1000nm；

进一步，本发明还公开了一种细胞电融合芯片的加工方法，其步骤如下：

1)硅片和玻璃片键合；

2)采用离子注入方式向硅片掺入可提高半导体硅导电能力的三价或五价元素，掺杂浓度大于1×10¹⁹cm^-3，以形成P型或N型Si；；

3)在硅片表面溅射150～200nm金，形成金溅射层；

4)电镀金溅射层至500～1000nm，形成金电镀层；

5)刻蚀由步骤3和步骤4所得的金溅射层和金电镀层至硅片；

6)刻蚀硅片，刻蚀深度为硅片厚度，得到玻璃基底细胞电融合芯片。

进一步，所述三价元素为硼或铟，所述五价元素为砷或锑。

本发明的有益效果是：

1、采用微电极组的独特设计，其中微电极的排列方式可以为矩形锯齿状，也可以为尖角锯齿状或其它形状，这一独特设计能够大大提高微电极周围和微通道内部的电场强度和电场梯度，提高了融合过程中的电场诱导力，从而提高了融合效率。