一種集成軟彈性細(xì)胞電化學(xué)傳感器的微流控芯片及其制法和在細(xì)胞動(dòng)態(tài)分析中的應(yīng)用制造技術(shù)

一種集成軟彈性細(xì)胞電化學(xué)傳感器的微流控芯片，它由三層PDMS薄片組成：具有集成有微流管道和細(xì)胞培養(yǎng)微腔的PDMS中間層；具有金膜工作電極的PDMS底層和具有金膜輔助電極和銀參比電極的PDMS上層，PDMS中間層上有液體引入流路凹槽1，在液體引入流路凹槽1的末端連接一個(gè)圓形細(xì)胞培養(yǎng)微腔凹槽3，微腔凹槽3的下游有液體導(dǎo)出流路凹槽4，在導(dǎo)出流路凹槽4的上游端靠近微腔凹槽3邊緣有圓形通孔5，圓形通孔用于芯片內(nèi)流體與上層的輔助電極和參比電極接觸，PDMS中間層與PDMS底層鍍有金膜7的一面封合，如此構(gòu)成液體引入流路、細(xì)胞培養(yǎng)微腔和液體導(dǎo)出流路，三層PDMS封合構(gòu)成集成軟彈性細(xì)胞電化學(xué)傳感器的微流控芯片。本發(fā)明專利技術(shù)公開了其制法。?

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及集成軟彈性細(xì)胞電化學(xué)傳感器的微流控芯片及其制法和在細(xì)胞動(dòng)態(tài)分析中的應(yīng)用。
技術(shù)介紹
發(fā)展原位、快速的分析新方法一直是分析化學(xué)界的重大挑戰(zhàn)。尤其在細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域，隨著分析樣品的復(fù)雜性、多樣性，對這些分析方法提出了更高的要求。細(xì)胞作為生命活動(dòng)的基本單位，其行為的發(fā)展變化對疾病的發(fā)生、發(fā)展都具有重要意義。一個(gè)活細(xì)胞可以被描述為一個(gè)在細(xì)胞界面上電子生成和遷移的電化學(xué)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。近年來，一系列用于細(xì)胞傳感的電化學(xué)方法發(fā)展起來(參見:(a) Zhang, J.J.; Zheng, T.T.; Cheng, F.F.; Zhang, J.R.; Zhu, J.J.Anal.Chem.2011, 83, 7902.(b) Min, K.; Jo, H.;Song, K.; Cho, M.; Chun, Y.S.; Jon, S.; Kim, ff.J.; Ban, C.Biomaterials 2011,32, 2124.(c) Takahashi, Y.; Miyamoto, T.; Shiku, H.; Asano, R.; Yasukawa, T.;Kumagai, 1.; Matsue, T.Anal.Chem.2009, 81, 2785.(d) Chang, B.-Y.; Park,S.-M.Annu.Rev.Anal.Chem.2010, 3, 207.(e) Wang, ff.; Foley, K.; Shan, X.;Wang, S.; Eaton, S.; Nagaraj, V.J.; ffiktor, P.; Patel, U.; Tao, N.Nature Chem.2011，3，249.)。在諸多分析方法中，基于細(xì)胞芯片的電化學(xué)方法以其簡單、快速且具有高靈敏性和無損性而發(fā)展迅速(參見:(f) Wang, L.; Yin, H.; Xing, ff.; Yu, Z.; Guo, M.;Cheng, J.Biosens.Bioelectron.2010, 25, 990.(g) Lee, J.H.; Oh, B.K.; Choi,B.; Jeong, S.; Choi, J.ff.Biochip J.2010，4，1.(h) El-Said, ff.A.; Yea, C.H.; Kim, H.; Oh, B.K.; Choi, J.-ff.Biosens.Bioelectron.2009, 24, 1259.(i)El-Said, ff.A.; Kim, T.-H.; Kim, H.; Choi, J.-ff.Biosens.Bioelectron.2010,26，1486.(j) Ka , M.A.; Kim, T.H.; An, J.H.; Choi, J.ff.Anal.Chem.2011，83，2104.)。但培養(yǎng)腔室內(nèi)試劑的不充分移除對準(zhǔn)確分析造成了一定的困難，且基于硅基底的金電極的加工過程需要昂貴的儀器設(shè)備從而限制了該裝置在普通實(shí)驗(yàn)室的使用。微流控芯片以其操作便捷、試劑耗樣量少、便于各功能單元的集成等諸多優(yōu)點(diǎn)而受到人們的廣泛青睞(參見:(k) Cao, J.T.; Hao, X.Y.; Zhu, Y.D.; Sun, K.; Zhu, J.J.Anal.Chem.2012，84，6775.(I) Li, L.-Μ.; Wang, ff.; Zhang, S.-H.; Chen, S.-J.; Guo,S.-S.; Franpais, 0.; Cheng, J.-K.; Huang, ff.-H.Anal.Chem.2011, 83, 9524.)。雖然目前已有將軟彈性電極材料集成于微流控芯片平臺上的研究(參見=Sameenoi, Y.;Mensack, Μ.M.; Boonsong, K.; Ewing, R.; Dungchai, ff.; Chailapakul, 0.; Cropek,D.Μ.; Henry, C.S.Analyst 2011，136，3177-3184.)，但至今尚未有基于 PDMS-金 /銀軟彈性細(xì)胞電化學(xué)傳感器集成在微流控芯片平臺上并進(jìn)行細(xì)胞動(dòng)態(tài)行為分析的報(bào)道
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種集成軟彈性細(xì)胞電化學(xué)傳感器的微流控芯片及其制法和在細(xì)胞動(dòng)態(tài)分析中的應(yīng)用 具體而言，本專利技術(shù)以PDMS為芯片材料和軟彈性電化學(xué)傳感器基底材料，提供了一種集成軟彈性細(xì)胞電化學(xué)傳感器的微流控芯片及其在細(xì)胞動(dòng)態(tài)分析中的應(yīng)用。本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下: 一種集成軟彈性細(xì)胞電化學(xué)傳感器的微流控芯片，如圖1所示，它由三層PDMS薄片組成:具有集成有微流管道和細(xì)胞培養(yǎng)微腔的PDMS中間層；具有金膜工作電極的PDMS底層和具有金膜輔助電極和銀參比電極的PDMS上層，集成有微流管道和細(xì)胞培養(yǎng)微腔的PDMS中間層有如下結(jié)構(gòu):它是一片厚1±0.1mm的PDMS薄片，PDMS薄片上有一條液體引入流路凹槽1，在液體引入流路凹槽的上游端有一個(gè)穿透PDMS薄片的、由硅橡膠材料制作的、與液體引入流路凹槽連通的圓形小管2，圓形小管用于試劑或細(xì)胞的輸入，在液體引入流路凹槽I的下游末端連接一個(gè)圓形細(xì)胞培養(yǎng)微腔凹槽3，細(xì)胞培養(yǎng)微腔凹槽3的下游連接一條液體導(dǎo)出流路凹槽4，在液體導(dǎo)出流路凹槽4的上游端距細(xì)胞培養(yǎng)微腔凹槽3邊緣1±0.5mm處有一個(gè)圓形通孔5，圓形通孔用于芯片內(nèi)流體與上層的輔助電極和參比電極接觸，液體導(dǎo)出流路凹槽4的下游端連接圓形通孔液體出口 6 ;具有金膜工作電極的PDMS底層是一片鍍有一條金膜7的PDMS薄片，金膜7的寬度應(yīng)大于圓形細(xì)胞培養(yǎng)微腔凹槽3的直徑，金膜的長度方向垂直于液體引入流路凹槽I的長度方向，PDMS中間層的集成有微流管道和細(xì)胞培養(yǎng)微腔的一面向下，與PDMS底層鍍有金膜7的一面封合，如此構(gòu)成液體引入流路、細(xì)胞培養(yǎng)微腔和液體導(dǎo)出流路；具有金膜輔助電極和銀參比電極的PDMS上層是一片鍍有金膜輔助電極8和銀參比電極9的PDMS薄片，金膜輔助電極8與銀參比電極9平行且相距0.5 ± 0.03mm,以保證兩者之間電絕緣又能同時(shí)與圓形通孔5下的芯片內(nèi)流體接觸，金膜輔助電極8與銀參比電極9的長度方向垂直于液體引入流路凹槽I的長度方向，三層PDMS薄片封合構(gòu)成集成軟彈性細(xì)胞電化學(xué)傳感器的微流控芯片。上述的微流控芯片，所述的液體引入流路凹槽I優(yōu)選的是長15±0.2mm、寬0.3±0.05謹(jǐn)和深60±5μπι的凹槽。上述的微流控芯片，所述的圓形細(xì)胞培養(yǎng)微腔凹槽3優(yōu)選的是直徑為3±0.5mm和深60±5μπι的凹槽。上述的微流控芯片，所述的液體導(dǎo)出流路凹槽4優(yōu)選的是長10±0.2mm，寬0.15±0.05謹(jǐn)和深60±5μπι的凹槽。上述的微流控芯片，所述的圓形通孔5優(yōu)選的是直徑為3±0.5mm的圓形小孔。上述的微流控芯片，所述的金膜工作電極7優(yōu)選的是長20±2mm、寬4±0.5mm的金膜；金膜輔助電極8優(yōu)選的是長20±2mm、寬2±0.2mm的金膜；銀膜參比電極9優(yōu)選的是長20 ± 2mm、寬 2 ± 0.2mm 的銀膜。一種制備上述的集成軟彈性細(xì)胞電化學(xué)傳感器的微流控芯片的方法，它包括下列步驟: 步驟1.如圖1a所示,在一片厚I±0.1mm的PDMS薄片上制作一條液體引入流路凹本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種集成軟彈性細(xì)胞電化學(xué)傳感器的微流控芯片，其特征是：它由三層PDMS薄片組成：具有集成有微流管道和細(xì)胞培養(yǎng)微腔的PDMS中間層；具有金膜工作電極的PDMS底層和具有金膜輔助電極和銀參比電極的PDMS上層，集成有微流管道和細(xì)胞培養(yǎng)微腔的PDMS中間層有如下結(jié)構(gòu)：它是一片厚1±0.1mm的PDMS薄片，PDMS薄片上有一條液體引入流路凹槽（1），在液體引入流路凹槽的上游端有一個(gè)穿透PDMS薄片的、由硅橡膠材料制作的、與液體引入流路凹槽連通的圓形小管（2），在液體引入流路凹槽（1）的下游末端連接一個(gè)圓形細(xì)胞培養(yǎng)微腔凹槽（3），細(xì)胞培養(yǎng)微腔凹槽（3）的下游連接一條液體導(dǎo)出流路凹槽（4），在液體導(dǎo)出流路凹槽（4）的上游端距細(xì)胞培養(yǎng)微腔凹槽（3）邊緣1±0.5mm處有一個(gè)圓形通孔（5），圓形通孔（5）用于芯片內(nèi)流體與上層的輔助電極和參比電極接觸，液體導(dǎo)出流路凹槽（4）的下游端連接圓形通孔液體出口6；具有金膜工作電極的PDMS底層是一片鍍有一條金膜（7）的PDMS薄片，金膜（7）的寬度大于圓形細(xì)胞培養(yǎng)微腔凹槽（3）的直徑，金膜的長度方向垂直于液體引入流路凹槽（1）的長度方向，PDMS中間層的集成有微流管道和細(xì)胞培養(yǎng)微腔的一面向下，與PDMS底層鍍有金膜（7）的一面封合，如此構(gòu)成液體引入流路、細(xì)胞培養(yǎng)微腔和液體導(dǎo)出流路；具有金膜輔助電極和銀參比電極的PDMS上層是一片鍍有金膜輔助電極（8）和銀膜參比電極（9）的PDMS薄片，金膜輔助電極（8）與銀參比電極（9）平行且相距0.5±0.03mm，以保證兩者之間電絕緣又能同時(shí)與圓形通孔（5）下的芯片內(nèi)流體接觸，金膜輔助電極（8）與銀參比電極（9）的長度方向垂直于液體引入流路凹槽（1）的長度方向，三層PDMS薄片封合構(gòu)成集成軟彈性細(xì)胞電化學(xué)傳感器的微流控芯片。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種集成軟彈性細(xì)胞電化學(xué)傳感器的微流控芯片，其特征是:它由三層PDMS薄片組成:具有集成有微流管道和細(xì)胞培養(yǎng)微腔的PDMS中間層；具有金膜工作電極的PDMS底層和具有金膜輔助電極和銀參比電極的PDMS上層，集成有微流管道和細(xì)胞培養(yǎng)微腔的PDMS中間層有如下結(jié)構(gòu):它是一片厚1±0.1mm的PDMS薄片，PDMS薄片上有一條液體引入流路凹槽(I)，在液體弓I入流路凹槽的上游端有一個(gè)穿透PDMS薄片的、由硅橡膠材料制作的、與液體引入流路凹槽連通的圓形小管(2)，在液體引入流路凹槽(I)的下游末端連接一個(gè)圓形細(xì)胞培養(yǎng)微腔凹槽(3 )，細(xì)胞培養(yǎng)微腔凹槽(3 )的下游連接一條液體導(dǎo)出流路凹槽(4 )，在液體導(dǎo)出流路凹槽(4)的上游端距細(xì)胞培養(yǎng)微腔凹槽(3)邊緣1±0.5mm處有一個(gè)圓形通孔(5)，圓形通孔(5)用于芯片內(nèi)流體與上層的輔助電極和參比電極接觸，液體導(dǎo)出流路凹槽(4)的下游端連接圓形通孔液體出口 6 ;具有金膜工作電極的PDMS底層是一片鍍有一條金膜(7 )的PDMS薄片，金膜(7 )的寬度大于圓形細(xì)胞培養(yǎng)微腔凹槽(3 )的直徑，金膜的長度方向垂直于液體引入流路凹槽(I)的長度方向，PDMS中間層的集成有微流管道和細(xì)胞培養(yǎng)微腔的一面向下，與PDMS底層鍍有金膜(7)的一面封合，如此構(gòu)成液體引入流路、細(xì)胞培養(yǎng)微腔和液體導(dǎo)出流路；具有金膜輔助電極和銀參比電極的PDMS上層是一片鍍有金膜輔助電極(8)和銀膜參比電極(9)的PDMS薄片，金膜輔助電極(8)與銀參比電極(9)平行且相距0.5±0.03mm,以保證兩者之間電絕緣又能同時(shí)與圓形通孔(5)下的芯片內(nèi)流體接觸，金膜輔助電極(8)與銀參比電極(9)的長度方向垂直于液體引入流路凹槽(I)的長度方向，三層PDMS薄片封合構(gòu)成集成軟彈性細(xì)胞電化學(xué)傳感器的微流控芯片。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控芯片，其特征是:所述的液體引入流路凹槽(I)是長15±0.2臟、寬0.3±0.05臟和深60±5μπι的凹槽。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控芯片，其特征是:所述的圓形細(xì)胞培養(yǎng)微腔凹槽(3)是直徑為3±0.5mm和深60±5μπι的凹槽。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控芯片，其特征是:所述的液體導(dǎo)出流路凹槽(4)是長10±0.2臟，寬0.15±0.05臟和 深60±5μπι的凹槽。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控芯片，其特征是:所述的圓形通孔(5)是直徑為3±0.5mm的圓形小孔。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控芯片，其特征是:所述的金膜工作電極(7)是長20±2_、寬4±0.5mm的金膜；金膜輔助電極(8)是長20±2_、寬2±0.2mm的金膜；銀膜參比電極(9)是長20±2mm、寬2±0.2mm的銀膜。7.一種制備權(quán)利要求所述的集成軟彈性細(xì)胞電化學(xué)傳感器的微流控芯片的方法，其特征是包括下列步驟: 步驟1.在一片厚1±0.1mm的PDMS薄片上制作一條液體引入流路凹槽(I )、圓形細(xì)胞培養(yǎng)微腔凹槽(3...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱俊杰，曹俊濤，冉那，
申請(專利權(quán))人：南京大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：