[发明专利]一种用于贴壁单细胞的电阻抗检测电极芯片及其检测方法

说明书

本发明公开了一种用于贴壁单细胞的电阻抗检测电极芯片及其检测方法，包括小于或等于单个细胞悬浮时投影面积的中央电极(1)；在同一基底上设置的围绕所述中央电极(1)的组合式圈电极；所述中央电极与组合式圈电极构成一对测量电极；组合式圈电极构成随着贴壁单细胞在生长情况下所需的逐渐增大的测量面积。多对中央电极与组合式圈电极构成的测量电极所组成的电极阵列，构成随着贴壁单细胞阵列在生长、分裂增殖情况下所需的逐渐增大的测量面积。随着细胞分裂增殖，细胞贴壁面积逐渐扩大，电极的组合方式随之改变，可实现检测单细胞形成的单克隆细胞群的阻抗变化，从电阻抗的变化过程分析细胞的周期、增殖等行为。

技术领域

本发明涉及生物细胞阻抗检测、微电极的设计技术等多种领域，特别是涉及一种细胞电阻抗检测电极芯片设计。

背景技术

由于细胞之间存在着异质性，很多生物学研究从群体细胞的平均效应获得的结果，并不能给出足够有用的信息，因此，单细胞研究成为近年来的热点。

在许多癌症的诊断中，我们可以发现，病变组织中的“关键细胞”的增殖、分化能力较强，而且有些还会转移，这是造成病情恶化的重要原因之一，所以，从单细胞水平对细胞状态的增殖、分化、迁徙等生物学特征进行研究具有重要意义。有研究者证明，采用细胞电阻抗技术，可以从单细胞水平对细胞状态进行监测和研究(Kurz et al.)。由于技术本身的无损伤、非标记，且可以进行长时间的状态监测，因而采用细胞电阻抗技术进行单细胞研究具有独特的优势。

实现单细胞电阻抗检测一般要对单个细胞精确操作，高效地把单个活细胞无损地捕获在电极上，让细胞在电极上粘附生长(即贴壁)，才能通过对细胞电阻抗进行检测，实现细胞状态的监测。这不仅需要高效地捕获细胞，更重要的是，要检测贴壁单细胞的电阻抗，电极的设计是关键。已有电极设计能够实现对细胞贴壁等短期行为的检测，但难以实现长时间监测。

如何让电极具备足够的灵敏度能检测到贴壁单细胞的状态变化，并且进一步监测长时间内单细胞的生长、分裂增殖、细胞周期等生物学行为，同时又能满足一般微加工工艺对玻璃电极的要求，在有限的单个层面上布局足够多的电极数目，实现阵列式单细胞检测，这是电极设计的重点也是难点，是本发明解决的问题。

发明内容

本发明目的是提出一种用于贴壁单细胞的电阻抗检测电极芯片及其检测方法，利用组合式圈电极构成随着贴壁单细胞在生长情况下所需的逐渐增大的测量面积，并且可以利用该电极系统构建出电极阵列芯片，实现贴壁细胞及其生长过程中的电阻抗检测。

本发明的一种用于贴壁单细胞的电阻抗检测电极芯片，包括小于或等于单个细胞悬浮时投影面积中央电极1；在同一基底上设置的围绕所述中央电极1的组合式圈电极；所述中央电极与组合式圈电极构成一对测量电极；所述中央电极、组合式圈电极上分别设置电极引线将电极和芯片边缘的焊盘连接起来；电极引线上均覆盖一层绝缘层；组合式圈电极构成随着贴壁的单个细胞在生长情况下所需的逐渐增大的测量面积，所述组合式圈电极至少包括内圈电极2和外圈电极3，对单个细胞刚贴壁时，选择中央电极1和内圈电极2作为一对测量电极，而单个细胞分裂之后面积增大到完全覆盖内圈电极2要超出内圈电极2的范围时，选择中央电极1、内圈电极2短接作为一个电极，外圈电极3作为另一个电极来进行阻抗检测。

本发明的一种用于贴壁单细胞的电阻抗检测电极阵列芯片，包括多对中央电极与组合式圈电极构成的测量电极所组成的电极阵列，构成随着群体的贴壁细胞在生长、分裂增殖情况下所需的逐渐增大的测量面积。