[发明专利]基于柱状微电极阵列的细胞电融合芯片装置及电融合方法

权利要求书

1.基于柱状微电极阵列的细胞电融合芯片装置，其特征在于：所述细胞电融合芯片 装置由柱状微电极阵列芯片、印制电路板和流路控制模块组成；

所述柱状微电极阵列芯片从下至上依次为石英基底层、金属导线层、多聚物绝缘层 和柱状微电极层组成；所述芯片是采用微加工技术在石英基底层上构建金属导线层，形 成相互交错的梳状引线阵列，并利用多聚物构建一层多聚物绝缘层在金属导线层上，仅 在与各柱状微电极对应区域开孔，以形成电气连接，并利用电镀工艺在开孔位置生长出 阵列化柱状微电极，形成柱状微电极层；

所述柱状微电极阵列芯片的金属导线层通过键合的方式与外围印制电路板形成电连 接，将外界电信号引入到柱状微电极上，使相邻的柱状微电极间形成足够强度的梯度电 场；

所述流路控制模块覆盖在所述柱状微电极阵列芯片之上，由PDMS流路控制盖片和 导管构成，在PDMS流路控制盖片的面向柱状微电极阵列芯片一面上形成有与阵列化柱 状微电极区域面积相同的储样池，储样池两侧有微通道和进样口、出样口，在进样口出 样口处分别连接导管。

2.根据权利要求1所述的基于柱状微电极阵列的细胞电融合芯片装置，其特征在于： 所述金属导线层厚度控制在1～3μm；所述金属导线层的梳状引线阵列的梳脊宽度控制在 100～500μm范围内，梳齿的宽度根据微电极阵列的密度确定，在20～50μm范围内。

3.根据权利要求1所述的基于柱状微电极阵列的细胞电融合芯片装置，其特征在于： 所述的多聚物绝缘层厚度在2～5μm；多聚物材料选择聚酰亚胺或聚对二甲苯。

4.根据权利要求1所述的基于柱状微电极阵列的细胞电融合芯片装置，其特征在于： 所述的柱状微电极材料选择金或铂；柱状微电极为圆柱状或规则多边形柱状结构；柱高 在15～30μm，直径控制在50μm以下，微电极间间距在40～100μm。

5.根据权利要求1所述的基于柱状微电极阵列的细胞电融合芯片装置，其特征在于： 所述的外围印制电路板上布置多个与柱状微电极阵列芯片上的阵列化微电极进行键合连 接的键合点，并分布有与外界电信号进行连接的焊盘。

6.根据权利要求1所述的基于柱状微电极阵列的细胞电融合芯片装置，其特征在于： 所述PDMS流路控制盖片的微通道和储样池的深度与柱状微电极高度相同或略深于柱状 微电极1～2μm；进样口与出样口的直径为2mm。

7.一种利用权利要求1-6之任一项所述的装置进行连续流细胞电融合的方法，所述 方法过程如下：

从所述装置的进样口注入细胞悬浮液；

当细胞悬浮液进入储样池后，细胞悬浮液在柱状微极阵列较宽的空间中自由流动；

通过装置施加正弦波电刺激信号，在相对的柱状微电极间形成非均匀梯度电场，微 电极间的两个细胞在介电电泳力作用下进行细胞排队；

完成排队后，对装置施加方波脉冲序列信号，完成排队的细胞对在微电极间高强度 的脉冲电场作用下完成细胞电穿孔-细胞电融合过程；

完成细胞电融合过程后，再通过流路控制装置注入细胞培养液，将储样池中的细胞 悬浮液冲出，获得的细胞悬浮液利用培养皿进行收集，进行后期的培养；

随后，再次注入细胞悬浮液，再次进行上述的电融合过程，进而实现连续流的细胞 电融合。