[发明专利]测量单细胞细胞膜水利渗透性系数的微装置

说明书

本发明提供了一种测量单细胞细胞膜水利渗透性系数的微装置，包括依次叠加设置的上层芯片、薄膜和下层芯片；上层芯片的前端判断通道、下层芯片的前端判断电极和薄膜构成前端判断区，上层芯片的单细胞捕获通道、下层芯片的差分电极对和薄膜构成了细胞膜水利渗透性系数测量区。这种基于单细胞捕获和细胞阻抗谱的微装置能够更精确、快速、高效地测量单细胞细胞膜水利渗透性系数，有利于减少稀有细胞在测量中的损耗。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术和细胞冷冻保存技术领域，尤其涉及一种基于单细胞捕获和细胞阻抗谱的测量单细胞细胞膜水利渗透性系数的微装置。

背景技术

低温保存是用于生殖医学、组织再生和细胞治疗等领域珍贵细胞保存的重要技术。对于一些比较稀有、价格昂贵和增殖能力有限的细胞，通过冷冻保存可显着增强其临床应用的组织可用性。但是，目前的冷冻保存技术存在复苏效率低的问题,相关的冷冻保存技术并不是十分有效。为了提高冷冻保存的成功率，冷冻保存过程的优化是首要考虑因素，其中细胞膜水利渗透性系数(Lp)的准确测定对于冷冻保存的优化极其重要，且对于珍贵稀少的细胞，单细胞水平的Lp测定方法有利于减少测定过程中细胞损耗。因此，开发快速、高效、精确的单细胞水平Lp的测定方法具有重要意义。

在过去几十年中，研究者采用了多种方法来测定Lp。一般而言，已知的方法主要包括：微观停流法、微灌注室法、灌注显微镜法、微扩散室法以及微量移液器灌注法。微观停流法是通过两种流体的混合来控制细胞外溶液的浓度变化，从而能够使用显微镜拍照记录细胞的瞬时体积变化，但是两相流也造成了无法观察细胞反向恢复的过程。微灌注室法是测量细胞Lp的常规方法；在这种方法中，一组细胞可以沿着障碍物边沿被捕获，该装置不能保持被捕获的细胞分开，细胞间可能相互作用，导致测定过程中的误差。灌注显微镜法是将细胞捕获在微小结构内，改进了微灌注室法不能保持被捕获细胞分开的不足，但是用显微镜拍照计算细胞体积需假设细胞为球型，引入了结果误差。微扩散室法中细胞外液渗透压的改变是通过扩散的方法，然而该方法存在两个潜在的问题(a)透析膜容易被破坏，(b)由于透析膜的存在而引入额外的数学复杂性。微量移液器灌注法是使用微量移液器向固定的卵母细胞中灌注各向异性溶液，然而该方法只适用于具有壳的细胞类型。并且，上述方法都是采用光学显微镜拍照的方法记录细胞体积的变化过程，由于存在光学分辨率不足和人为调焦的差异，会使测量结果产生误差。总之，现有方法通常存在测量不够准确、操作复杂、适用范围小等不足；因此，在细胞Lp测量应用中受到限制。

因此，迫切需要一种测量精确、适用范围广以及操作简单的单细胞Lp的测定方法。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种测量精确、适用范围广的单细胞Lp的测定方法。

有鉴于此，本申请提供了一种测量单细胞细胞膜水利渗透性系数的微装置，包括依次叠加设置的上层芯片、薄膜和下层芯片；

所述上层芯片上设置有贯通的储液槽和废液出口；

自上层芯片端，所述上层芯片的下表面设置有微通道，且所述微通道设置于所述储液槽和所述废液出口之间；

所述微通道包括主通道、前端判断通道和单细胞捕获通道，所述主通道用以连接所述储液槽、前端判断通道、单细胞捕获通道和废液出口；所述单细胞捕获通道包括对称设置的两个单细胞捕获微结构；

自上层芯片端，所述下层芯片的上表面设置有凸起结构的检测电极；

所述检测电极包括前端判断电极对和差分电极对，所述差分电极对包括测量电极对和参考电极对；

所述前端判断通道与所述前端判断电极对相对设置，所述单细胞捕获通道与所述差分电极对相对设置；

所述前端判断通道、前端判断电极和薄膜构成前端判断区；所述单细胞捕获通道、差分电极对、薄膜构成细胞膜水利渗透性系数测量区；

所述薄膜用以实现上层芯片和下层芯片的键合。