[发明专利]一种全透明螺旋式声体波微流控分选芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种全透明螺旋式声体波微流控分选芯片及其制备方法。在离心力和声辐射力双重作用下，根据不同细胞的密度，体积和压缩率，实现对目标细胞无修饰、无损害的成功分选。此器件由价格低廉的玻璃，利用激光切割和打孔技术，制备出符合驻波产生条件的微沟道，通过热键合方法将空白玻璃和具有螺旋微沟道的玻璃键合在一起，形成密封腔室。本发明制备的全透明声体波微流控芯片，操作简单，成本低廉，并且有利于对循环肿瘤细胞和胎儿有核红细胞的分选。此设备分选细胞，无修饰，无损伤，不影响细胞的活性，有利于对分选后的细胞进行进一步的检测，在临床上有很大的应用空间。

技术领域

本发明属于微全分析系统领域，特别涉及一种全透明螺旋式声体波微流控分选芯片及其制备方法。

背景技术

微流控芯片将样片预处理、反应、分离、检测等集成在一块微米尺度的芯片上，具有集成度高，试剂消耗少，制作成本低，分析效率高等特点，在物理、化学、生物等领域展示很好的应用前景。传统的微流控芯片有很多种，可以基于尺寸，磁性以及抗原抗体的特异性结合来分选。但这些微流控芯片在临床应用中还存在很多的问题。比如，采用滤膜结构的微流控芯片，因为部分细胞尺寸的重叠，会造成分选效率很低，此外在处理病人血样本的过程中，血液中的其它杂质会将滤膜堵塞。采用磁性分选的微流控芯片，磁颗粒易团聚，难以去除多余的磁颗粒，也在一定程度上限制了其在医学方面的应用。利用抗原抗体的特异性结合，可以提高捕获纯度及效率，但捕获之后，无法将抗原抗体分开，一系列的修饰与释放，对细胞的活性会产生很大的影响。但微流控芯片的缺点是通量比较低，有时不能满足临床上大批量处理样本的需求。

声镊技术的提出大大增加了样本的通量，利用声波来操控微粒或细胞。通过压电材料的压电效应产生0.1～10MHz的超声波，通过信号产生器和功率放大器调节声波信号，两列由同一声源产生的超声波叠加在声学谐振腔内形成稳定的驻波声场。在声学辐射力的作用下，不同微粒或细胞产生不同位移，从而达到分选的目的。

目前，在体波器件的制备中，通常采用干法和湿法刻蚀的方法，在单晶硅上制备出微沟道，然后采用阳极键合的方式将玻璃和硅片键合在一起，最后在硅片底部贴上PZT压电陶瓷片，从而形成声体波芯片。这种体波芯片，工艺复杂，耗材昂贵，对设备(热蒸发仪，电感耦合等离子体设备，阳极键合仪)要求较高，因器件不透光，实验结果在显微镜下观察比较困难。螺旋式沟道单纯利用离心力可以对细胞进行分选，但不可以富集。

发明内容

针对目前微流控芯片在医学前期诊断和治疗中存在的问题，本发明旨在提供一种成本低廉，制备工艺简单的全透明螺旋式声体波微流控分选芯片及其制备方法。本发明所制备的微流控芯片采用全透明的玻璃片进行组装，材料成本低廉，组装设备要求低，极大地降低了生产成本，可用于在无修饰、无损伤、不影响细胞的活性条件下分选细胞，利于对分选后的细胞进一步检测。

本发明制备的芯片均由透明材料组成。玻璃经过激光加工制备出符合半波长整数倍的微米级沟道，双面均镀有掺锡氧化铟(ITO)导电薄膜层的铌酸锂单晶作为压电材料粘贴于声学谐振腔的底部作为声波产生器，并在两面引出两根铜线作为信号输入导线。全透明的器件，有利于对循环肿瘤细胞和胎儿有核红细胞等样品的分选效果进行观测。普通玻璃的应用，易于操作的同时也大大缩减了器件成本。不同频率的压电材料对应不同深度的沟道，也对应不同的通量，可以根据临床需求，快速方便地调整器件的参数。采用激光加工来制备芯片，便于实现大规模的器件集成化。全透明螺旋式声体波微流控芯片可用于分选细胞，分选过程中细胞无修饰，无损伤，不影响细胞的活性，有利于对分选后的细胞进行进一步的检测。压电材料产生的驻波谐振腔，可以使目标细胞集中在波节处，所有的目标细胞集中在同一水平面上，便于对分选的细胞进行收集，在未来的临床医学上有非常大的应用空间。

本发明提供的技术方案如下：

一种全透明螺旋式声体波微流控分选芯片，由玻璃片堆叠的声学谐振腔和压电材料构成，其结构如下：

(1)所述声学谐振腔由两块玻璃片堆叠形成；