(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210626359.4 (22)申请日 2022.06.02 (71)申请人 北京化工大 学 地址 100029 北京市朝阳区北三环东路15 号 (72)发明人 邢晓星　刘珠珠　蔡瑶　俞度立　 (74)专利代理 机构 北京思海天达知识产权代理 有限公司 1 1203 专利代理师 王兆波 (51)Int.Cl. B01L 3/00(2006.01) C12M 3/00(2006.01) C12M 1/42(2006.01) C12M 1/00(2006.01) (54)发明名称 一种用于细胞-微珠捕获配对的微 流控芯片 (57)摘要 本发明公开了一种用于细胞 ‑微珠捕获配对 的微流控芯片， 包括介电泳捕获部、 微井收集部、 裂解埋层电极部。 利用介电泳捕获部的双层结构 电极加电产生的介电泳力和电极周期性的捕获 凹槽捕获微珠和细胞， 实现细胞和微珠的双重高 效捕获和配对， 捕获后停止介电泳激励通过重力 作用使微珠和细胞沉降至微井收集部的微井中， 使微珠和细胞在微井收集部的微井中形成一对 一配对收集。 配对完成后由介电泳捕获部的双层 结构电极和裂解埋层电极部的液体电极构成的 裂解电极加电使细胞裂解。 本发 明采用介电泳的 主动控制机制完成细胞和微珠的轨迹控制和最 终捕获， 能够处理高通量样本并缩短捕获时间， 缩短了研发和制造时间 并且降低了成本 。 权利要求书2页 说明书9页 附图8页 CN 115007231 A 2022.09.06 CN 115007231 A 1.一种用于细胞 ‑微珠捕获配对的微流控芯片， 其特征在于， 包括自上而下依次组合在 一起的介电泳捕获部(1)、 微井收集部(2)、 裂解埋层电极部(3)； 所述微井收集部(2)为长方 体薄层， 位于介电泳捕获部(1)的下方并上下对齐； 所述裂解埋层电极部(3)为长方体 薄层， 位于微井收集部(2)下方并上下对齐， 裂解埋层电极部(3)的上表 面具有两条内凹的液体电 极通道(1 1)。 2.根据权利要求1所述的一种用于细胞 ‑微珠捕获配对的微流控芯片， 其特征在于， 所 述介电泳捕获部(1)由顶层(10)和位于其下方的电极 ‑流道层(12)构成； 所述的电极 ‑流道 层(12)具有一对位于顶层(10)下方、 且关于沿顶层(10)长度方向且 经过顶层(10)的宽度中 点的对称轴(4)相 对称的双层结构电极(5)； 对称的双层结构电极(5)的每个电极 由上下叠 放的两层长条状薄层构成， 长条状薄层沿着对称轴(4)方向平行延伸， 与顶层(10)长度相 同。 3.根据权利要求2所述的一种用于细胞 ‑微珠捕获配对的微流控芯片， 其特征在于， 所 述对称的双层结构电极(5)之间所夹空隙形成流道(13)； 所述对称的双层结构电极(5)的上 层长条状薄层(6)相对于下层长条状薄层(7)向流道(13)内伸出； 所述下层长条状薄层(7) 面向流道(13)的侧壁修饰有周期性的下层捕获凹槽(15)； 所述上层长条状薄层(6)面 向流 道(13)的侧壁 为直线型或者 修饰有周期性上层捕获凹槽(14)； 所述电极 ‑流道层(12)， 从出口和入 口分别沿流道(13)平行方向延伸出通向外部的窄 沟道(16)； 窄沟道(16)、 出入口和流道(13)组成的空隙将对称放置的双层结构电极(5)彻底 分隔绝缘。 4.根据权利要求3所述的一种用于细胞 ‑微珠捕获配对的微流控芯片， 其特征在于， 微 井收集部具有两列周期性从上表面内凹、 并沿流道(13)方向延伸的微井(17)； 微井(17)与 所述介电泳捕获部(1)的下层捕获凹槽(15)一一对应； 当所述介电泳捕获部的上层长条状 薄层(6)面向流道(13)的侧壁为直线型时， 所述下层捕获凹槽(15)在流道深度方向上的投 影完全包含在微井(17)的底面中； 微井(17)底面整体形状能够容纳下一个微珠和一个细 胞， 微井(17)底面大于下层捕获凹槽(15)投影的部分向流道中心延伸， 并且不受下层长条 状薄层(7)在流道深度方向上的投影遮挡； 当所述介电泳捕获部的上层长条状 薄层(6)面向 流道(13)的侧壁修饰有周期性上层捕获凹槽(14)时， 所述下层捕获凹槽(15)和上层捕获凹 槽(14)在流道深度方向上的投影均完全包含在微井(17)的底 面中； 微井(17)底 面整体形状 能够容纳下一个微珠和一个细胞， 并且不受下层长条状薄层(7)在流道深度方向上的投影 遮挡， 以防止该遮挡阻碍微珠的回收。 5.根据权利要求4所述的一种用于细胞 ‑微珠捕获配对的微流控芯片， 其特征在于， 所 述两条液体电极通道(11)沿薄层长度方向并贯通； 所述两条液体电极通道(11)分别位于所 述两列微井(17)的正下方， 且液体电极通道(11)的宽度和微井(17)宽度相同； 所述两条液 体电极通道(1 1)内充高电导 率液体形成两条 液体电极。 6.按照权利要求4所述的一种用于细胞 ‑微珠捕获配对的微流控芯片， 其特征在于， 所 述介电泳捕获部(1)的双层结构电极(5)的外侧分别 连接捕获激励信号(18)和捕获接地信 号(19)； 当所述介电泳捕获部(1)的上层长条状薄层(6)面向流道(13)的侧壁为直线形时， 在捕获过程中， 首先由所述下层长条状薄层(7)的下层捕获凹槽(15)通过负介电泳作用捕 获微珠， 捕获后停止介电泳激励通过重力作用使微珠沉降至所述微井收集部(2)的微井权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115007231 A 2(17)中； 通过所述下层长条状 薄层(7)的下层捕获凹槽(15)通过负介电泳作用捕获细胞， 捕 获后停止介电泳激励通过重力作用使细胞沉降至所述微井收集部(2)的微井(17)中与微珠 形成一对一配对收集。 7.按照权利要求1所述的一种用于细胞 ‑微珠捕获配对的微流控芯片， 其特征在于， 所 述介电泳捕获部(1)的双层结构电极(5)的外侧分别 连接捕获激励信号(18)和捕获接地信 号(19)； 当所述介电泳捕获部(1)的上层长条状 薄层(6)面向流道(13)的侧壁修饰有周期性 上层捕获凹槽(14)， 在捕获过程中， 将微珠和细胞的混合样品通入流道(13)， 由所述上层长 条状薄层(6)的上层捕获凹槽(14)通过正介电泳作用捕获细胞， 由所述下层长条状 薄层(7) 的下层捕获凹槽(15)通过负介电泳作用捕获微珠， 捕获后停止介电泳激励， 通过重力作用 使细胞和沉降至所述 微井收集部(2)的微井(17)中形成一对一配对收集。 8.按照权利要求1所述的一种用于细胞 ‑微珠捕获配对的微流控芯片， 其特征在于， 工 作在裂解模式时， 由所述介电泳捕获部(1)的双层结构电极(5)和裂解埋层电极部(3)的液 体电极分别连接裂解信号电极(21)和裂解接地电极(2 2)。 9.按照权利要求1所述的一种用于细胞 ‑微珠捕获配对的微流控芯片， 其特征在于所述 介电泳捕获部(1)顶层(10)采用绝缘透明材料； 所述介电泳捕获部(1)的双层结构电极(5) 采用导电材 料； 微井收集部(2)采用绝 缘透明材 料； 裂解埋层电极部(3)采用绝 缘透明材 料。 10.按照权利要求1所述的一种用于细胞 ‑微珠捕获配对的微流控芯片， 其特征在于， 所 述的介电泳捕获部(1)、 微井收集部(2)、 裂解埋层电极部(3)均采用一步 成型的倒模工艺实 现； 当采用导电聚合物和PDMS分别加工双层结构电极(5)和芯片其余部分是， 工艺过程如 下： 步骤1， 模具的加工： 通过光刻加工多层SU ‑8结构， 分别制备成一体化介电泳捕获部 (1)、 微井收集部(2)、 裂解 埋层电极部(3)所需的模具； 步骤2， 将介电泳捕获部(1)的模具填充介电泳捕获部(1)的电极 ‑流道层(12)的材料， 选AgPDMS填充物， 通过研磨使得AgP DMS填充物与模具 上表面平齐， 并加热固化AgP DMS； 步骤3， 在带有加热固化的AgPDMS填充物的模具表面 固化一层介电泳捕获部(1)的顶层 (10)所需的材料； 加热固化后的介电泳捕获部(1)的顶层(10)与前述步骤中成型的介电泳 捕获部(1)的电极 ‑流道层(12)自然键合成为 一体， 从模具 上揭下， 并在出入口打孔； 步骤4， 微井收集部(2)的模具在匀胶机上旋涂倒膜材料并固化形成微井收集部(2)， 用 来捕获细胞和微珠； 步骤5， 裂解 埋层电极部(3)采取将裂解 埋层电极部(3)的模具倒模的方式形成； 步骤6， 执行完步骤4后不脱模， 待裂解埋层电极部(3)倒模完成并脱模后， 微井收集部 (2)与裂解 埋层电极部(3)键合， 完成后整体脱模； 步骤7， 将步骤3中得到的介电泳捕获部(1)结构与前述步骤中成型的微井收集部(2)与 裂解埋层电极部(3)整体等离 子键合在一 起， 为AgP DMS‑PDMS键合； 步骤8， 使用绝 缘材料填充介电泳捕获部(1)电极 ‑流道层(12)的窄沟道(16)。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115007231 A 3