[发明专利]细胞核电学性能检测装置及方法

权利要求书

1.一种细胞核电学性能检测装置，其特征在于，包括：

微流控芯片（1），所述微流控芯片（1）内部，从第一端至第二端依次形成连通的细胞注入通道（111）、收放通道（112）、压缩通道（113）及细胞核回收通道（114）；所述收放通道（112）用于提取细胞中的细胞核，所述压缩通道（113）用于捕获所述细胞核，其中，所述压缩通道（113）两端对应设有第一电极（121）及第二电极（122）；所述收放通道（112）包括舒张通道（1121）及收缩通道（1122）；所述舒张通道（1121）截面的尺寸与所述细胞注入通道（111）截面的尺寸相同，其中，所述细胞注入通道（111）截面的最小宽度大于所述细胞的直径；所述收缩通道（1122）宽度的尺寸小于所述细胞的直径，大于所述细胞核的直径；

阻抗测量模块（2），连接至所述第一电极（121）及所述第二电极（122），用于检测第一电极（121）及第二电极（122）之间阻抗数据；

压力控制模块（3），用于施加压力驱动所述细胞或细胞核的流动。

2.根据权利要求1所述的细胞核电学性能检测装置，其特征在于，所述压缩通道（113）为渐变一字型结构的通道，其横截面尺寸大的一端与所述收放通道（112）相对，其横截面尺寸小的一端与所述细胞核回收通道（114）相对。

3.根据权利要求1所述的细胞核电学性能检测装置，其特征在于，所述微流控芯片（1）由绝缘承载体（11）及绝缘衬底（12）键合而成；所述细胞注入通道（111）、收放通道（112）、压缩通道（113）及细胞核回收通道（114）形成所述绝缘承载体（11）上，所述第一电极（121）及第二电极（122）设在所述压缩通道（113）两端对应的所述绝缘衬底（12）上。

4.根据权利要求1所述的细胞核电学性能检测装置，其特征在于，所述压力控制模块（3）连接至所述细胞核回收通道（114），用于施加负压驱动所述细胞或细胞核的流动；

或所述压力控制模块（3）连接至所述细胞注入通道（111），用于施加正压驱动所述细胞或细胞核的流动。

5.根据权利要求1所述的细胞核电学性能检测装置，其特征在于，所述细胞注入通道（111）、收放通道（112）、压缩通道（113）及细胞核回收通道（114）的截面为矩形或圆形或半圆形。

6.根据权利要求3所述的细胞核电学性能检测装置，其特征在于，所述绝缘承载体（11）的材料为聚二甲基硅氧烷材料或玻璃材料或SU-8胶或硅片。

7.根据权利要求3所述的细胞核电学性能检测装置，其特征在于，所述绝缘衬底（12）的材料为玻璃材料或硅片或聚甲基丙烯酸甲酯材料或聚二甲基硅氧烷材料。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述细胞核电学性能检测装置的检测方法，其特征在于，包括：

使用缓冲液注满微控流芯片（1）中的细胞注入通道（111）、收放通道（112）、压缩通道（113）及细胞核回收通道（114）；

在细胞注入通道（111）加入细胞悬浮液，通过压力控制模块（3）施加压力驱动细胞经过收放通道（112），实现细胞核的片上提取；

利用阻抗测量模块（2）测量所述压缩通道（113）中无所述细胞核时，第一电极（121）及第二电极（122）之间的第一阻抗数据；

通过压缩通道（113）捕获所述细胞核，利用阻抗测量模块（2）测量所述压缩通道（113）中有所述细胞核时，第一电极（121）及第二电极（122）之间的第二阻抗数据；并测量细胞核捕获时，所述压缩通道（113）两端的宽度及所述细胞核的拉伸长度；

根据所述第一阻抗数据、所述第二阻抗数据、所述压缩通道（113）两端的宽度及所述拉伸长度，计算所述细胞核的电学特性参数。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述根据所述第一阻抗数据、所述第二阻抗数据、所述压缩通道（113）两端的宽度及所述拉伸长度，计算所述细胞核的电学特性参数，包括：

根据计算模型

计算所述细胞核的电学特性参数，其中，与为压缩通道（113）中无所述细胞核时的沟道电阻与沟道寄生电容，为所述对应的阻抗，为压缩通道（113）中无所述细胞核时的第一电极（121）及第二电极（122）之间的阻抗；为压缩通道（113）中有所述细胞核时的第一电极（121）及第二电极（122）之间的阻抗；与分别为压缩通道（113）中有所述细胞核时，压缩通道（113）第一端检测区域的核膜电阻与核膜电容，为所述对应的阻抗，与分别为压缩通道（113）中有所述细胞核时，压缩通道（113）第二端检测区域的核膜电阻与核膜电容，为所述对应的阻抗，为压缩通道（113）中有所述细胞核时，压缩通道（113）中间检测区域的核质电阻，为压缩通道（113）中有所述细胞核时的漏电阻，与为压缩通道（113）中有所述细胞核时，第一电极（121）及第二电极（122）之间除去所述细胞核填充部分的电阻后的阻抗，为所述细胞核填充部分的沟道等效电阻，为等效侧面积，为所述细胞核的拉伸长度，、为所述压缩通道（113）两端的宽度，h为所述压缩通道（113）的高度，为常数，为所述细胞核的核膜比电容，为所述细胞核的相对面积核膜电阻，为所述细胞核的核质电导率。