[发明专利]基于微流控技术测量单个细胞杨氏模量的方法

权利要求书

1.一种基于微流控技术测量单个细胞杨氏模量的方法，其特征在于，包括：

步骤A，准备微流控芯片，其中，该微流控芯片具有供单个待测细胞压缩通过的压缩通道，该压缩通道两侧分别具有样品池；

步骤B，向所述微流控芯片压缩通道一侧的样品池中注入细胞培养液以及待测细胞，采用负压吸或正压压的方式使待测细胞通过压缩通道，得到待测细胞在蠕变过程之前进入压缩通道时的瞬时位移ΔX；

步骤C，利用如下公式求取待测细胞的杨氏模量E_{young′s-modulus}：

ΔX/W_{constrictionchannel}＝k(d_celldiameter)×P_pressure/E_{young′s modulus}

其中，k(d_{cell-diameter})为预设系数，P_pressure为正压或负压的压强，W_constriction为压缩通道的几何参数，d_{cell-diameter}为待测细胞的直径。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压缩通道的横截面为正方形，所述压缩通道的几何参数W_constriction为该正方形的边长；或

所述压缩通道的横截面为圆形，所述压缩通道的几何参数W_constriction为该圆形的直径。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤C中，当压缩通道的横截面为正方形，该正方形的边长W_constriction＝10μm时，预设系数k(d_{cell-diameter})满足：

(1)k(d_{cell-diameter})＝9.60，当d_{cell-diameter}小于13.5μm时；

(2)k(d_{cell-diameter})＝4.77，当d_{cell-diameter}13.5～16.5μm时；或

(3)k(d_{cell-diameter})＝3.39，当d_{cell-diameter}大于16.5μm时。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述压缩通道横截面积为单个待测细胞横截面积的40％-90％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，在微流控芯片压缩通道的另一侧采用负压吸的方式使单个细胞通过压缩通道，所述负压的压强P_pressure介于200Pa～800Pa之间。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C之前还包括：

子步骤C′1，设定待测细胞的直径d_cell-diamete、压缩通道的边长W_{constriction-channel}；

子步骤C′2，设定待测细胞为各项同性的超弹性材料，压缩通道为刚体材料，构建单细胞微沟道挤压模型；

子步骤C′3，基于上述单细胞微沟道挤压模型，仿真待测细胞的杨氏模量为E_i，压强为P_j情况下细胞进入压缩通道的过程，记录相应的瞬时位移X_ij，其中，i＝1、2、……、n；j＝1、2、……、m，n为杨氏模量取值的个数，m为压强取值的个数；

子步骤C′4，线性拟合以瞬时位移/沟道尺寸为自变量，以压强/杨氏模量为因变量的曲线，得到所述预设系数k(d_{cell-diameter})。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述微流控芯片为基于二甲基硅氧烷采用注塑工艺制作。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于：

所述步骤A还包括：将微流控芯片放至显微镜的载物台上，摄像头对准显微镜的目镜，调整显微镜的放大倍数，以通过摄像头能清楚观察到微流控芯片的压缩通道为准；

所述步骤B还包括：由所述摄像头通过显微镜记录单个待测细胞进入压缩通道的过程，进而得到待测细胞在蠕变过程之前进入压缩通道时的瞬时位移ΔX。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述显微镜的放大倍数为400倍，所述摄像头的扫描速度为每秒200帧。