[实用新型]一种基于纳米-微米组合通道交流介电泳的高通量细胞分离装置

说明书

本实用新型提供一种基于纳米‑微米组合通道交流介电泳的高通量细胞分离装置包括：ITO导电玻璃底片、聚二甲基硅氧烷PDMS微流控芯片以及信号采集系统；等离子清洗后的所述PDMS微流控芯片设有通道的一面及所述ITO导电玻璃底片的氧化锡二者键合起来，够成微通道的细胞分离芯片。本实用新型在进行细胞分离时，在ITO导电玻璃上的导电电路层产生电场施加在纳米‑微米通道组合内,用以提高电场强度平方的梯度，很大程度上减少了所需电压的值，防止了电压过大造成噪音信号太大引起信噪比降低。同时，本实用新型操作方便，纳米‑微米组合通道可实现细胞的高通量分离。

技术领域

本实用新型涉及细胞分离技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于纳米-微米组合通道交流介电泳的高通量细胞分离装置。

背景技术

目前，对含有多种不同种类细胞的检测样品进行高通量细胞分离，并对分离后的细胞进行处理在多个研究领域都具有极其重大的意义；例如，在海洋水况检测、基因扩增和测序研究等众多领域，对检测样品中的不同种类的细胞进行特定细胞的分离的便携式装置和方法的设计研究，一直都是行业研究的热点，对此有着迫切的需求。

在微流控研究领域对检测样品进行DEP细胞分离有交流介电泳和直流介电泳两种方式。

在直流介电泳中，电场会以焦耳热的形式产生功率损耗，相应的温度变化可能会对细胞生理状态产生负面影响。目前己知较高的温度(高于细胞生理温度4℃以上)将导致细胞迅速死亡。而在细胞内，细胞动力学过程和温度呈指数关系，所以很小的温度漂移也可能对细胞生理状态造成影响。而交流电在降低功率损耗方面具有相当的优势，这就使得交流介电泳在分离研究中较直流介电泳具有更广阔的应用。

另外，因直流介电泳分离需要很高的电压，甚至达到上百伏或上千伏，而当电压很高时，检测信号的信噪比也会随之增大，也就会给细胞分离检测带来诸多不便，降低检测效果。

对于库尔特检测原理来说，进行传统的RPS检测时，只有当细胞进入检测门时，才能产生相应的信号幅值，但是进行细胞分离检测时细胞的数量特别多，这就存在细胞将检测门堵住的情况发生，进而就会大大降低信号检测的精度。

基于微流控芯片装置对细胞进行分离时，因微量的细胞混合液中就可能具有不计其数的检测细胞，这也就给细胞的顺序分离带来大大的不便，使得高通量的细胞分离变得十分重要。

目前常用的细胞分离的方法包括以下几种：

1)差速离心：它是指在密度均一的介质中由低速到高速逐级离心，用于分离不同大小的细胞。但由于各种细胞在大小和密度上相互重叠，而且某些慢沉降细胞常常被快沉降细胞裹到沉淀块中，就会使得检测效果大大降低。并且，它只用于初步分离大小悬殊的细胞，对于尺寸相近的细胞也难以进行高效分离。

2)密度梯度离心法：它是用一定的介质在离心管内形成一连续或不连续的密度梯度，将细胞混悬液置于介质的顶部，通过重力或离心力场的作用使细胞分层、分离。此方法是基于不同细胞的密度和尺寸的不同进行分离，但在超速离心的环境下，有的细胞也会被物理破坏。

3)过滤分离法：它是目前分离混合物最常用的方法，借助多孔构成的阻隔膜结构对不同尺寸的细胞进行分离。此方法操作简单，但是由于细胞的尺寸特别小，利用此方法进行细胞分离时就需要加工精度很高的多孔介质(如滤膜、滤网)，而这在物理加工上是具有精度限制的，这就使得此方法的过滤精度具有一定的局限性。另外，它也不能分离两种体积相近的细胞。

4)磁性分离法：它是一种借助外力磁场的作用对细胞进行有效分离的方法，这种方法处理效率高，运行费用相对较低，但是有时为了提高磁场梯度，必须选择高磁饱和度的聚磁介质，对聚磁介质的选择具有一定的技术困难，且增加运行的费用。