[发明专利]基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片及应用

权利要求书

1.一种基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片，其特征在于，包括ITO玻璃和PDMS通道；所述PDMS通道覆盖在所述ITO玻璃上；所述ITO玻璃上表面刻蚀有电极；所述电极包括激发电极和双极性电极；其中，

所述激发电极包括四个大电极，其均匀分布于所述双极性电极周围；

所述双极性电极包括若干组电极阵列，每组电极阵列均包括若干形状和大小相同的小电极；

通过改变所述激发电极上施加的电压和频率可以实现强弱不同的正/负介电泳力，以使生成的三维细胞球达到不同的捕获效果。

2.根据权利要求1所述的基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片，其特征在于，所述小电极的形状为圆形、三角形或者正方形。

3.根据权利要求1所述的基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片，其特征在于，属于不同电极阵列中的小电极至少具有一种形状或大小。

4.根据权利要求1所述的基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片，其特征在于，所述正/负介电泳力产生的势垒对细胞球粒子所施加的最大力满足：

式中，K(w)＝(ε_p^*-ε_m^*)/(ε_p^*+2ε_m^*)，ε^*＝ε-(σ/ω)

其中，ε_p*和ε_m*表示粒子及其悬浮介质的频率依赖的复杂介电常数，ε是介电常数，σ是电导率，r是粒子半径，ε_m表示溶液介电常数，im[K(w)和re[K(w)]是因子K(w)的虚部和实部。

5.一种基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片的应用，其特征在于，包括以下步骤：

一、配置酵母菌溶液；

二、利用上述酵母菌溶液进行细胞捕获，具体包括：

2.1打开计算机、信号发生器、示波器、显微镜以及CCD设备，并观察各类设备运转是否正常；打开图像采集软件，实时观察显微镜载物台；

2.2将打好Plasma的微混合芯片固定在载物台上，调好芯片位置和焦距，在显微镜下观察，保证PDMS通道完全润湿；随后先将一个25微升的微量进样器固定在注射泵上，吸入一定量步骤一配置的酵母菌溶液，再把金属连接器插入相应PDMS通道入口，并保证密封良好；

其中，所述微混合芯片为权利要求1-4任一项所述的基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片；

2.3将微混合芯片的激发电极上引出的电导线和信号放大器连接好，并调整施加在激发电极上的信号参数以及注射泵上的流量控制参数；其中，所述激励电极间顺/逆时针相位相差90°，且四相激励电极所加电压相同；

2.4启动注射泵，让酵母菌溶液按照控制好的流速在入口流入，当通道内通入溶液浓度稳定时，按下注射泵暂停键，等待显微镜视野内酵母菌稳定；

2.5在显微镜下进行观察，并再次调整好焦距和芯片的位置，选择酵母细胞最清晰，稳定的高度进行视频的检测和录制，最后再按下信号发生器上的施加信号按钮，对细胞进行捕获；

2.6捕获完成后，按下信号发生器的暂停按钮，重复(4)-(5)步，调整电压、频率，观察实验现象并记录；

2.7实验数据的处理和分析。

6.根据权利要求5所述的基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片的应用，其特征在于，所述配置酵母菌溶液包括：

1.1取适量的酵母菌置于培养皿中，加水后有氧条件下培养35-40min；

1.2清洗酵母菌溶液：取适量酵母菌溶液置于试管中，再将试管放入离心机内，震荡1min后取出，将试管内旧液取出并加入去离子水，充分震荡后再进行离心操作，反复2-3次；

1.3稀释酵母菌溶液；其中，每次稀释理想后利用血小球计数板，在显微镜下观察浓度是否符合实验需求；

1.4向稀释后的溶液内加入适量吐温：1ml酵母菌溶液配1ul吐温，配置后吐温占比0.1％，再将试管放入超声振荡器震荡约300s后，得到配置好的酵母菌溶液。