新型一体化微流控介电电泳集成芯片用于活细胞

作者：杨超月

微流体介电电泳(DEP)技术已被广泛应用于目标细胞的无标记分离。由这些装置分离的细胞用于实验室，主要用于医学研究。本研究设计了一种微流控 DEP 装置，用于制造快速和半自动的细胞分离系统，并结合显微镜对分离的细胞进行计数。使用该设备，可以有效地将细菌细胞从液体产品中分离出来，并从两种混合的真核细胞类型中富集一种细胞类型。该设备无需样品预处理，通过芯片实验室的一体化操作建立细胞分离，仅需少量样品（0.5-1 mL）即可枚举目标细胞并在三十分钟内完成整个分离过程。许多研究人员迫切需要这种快速的细胞分离技术来迅速表征靶细胞。

图 1. 设计的微流控介电泳集成芯片功能示意图：DEP 缓冲液和样品分别注入入口端口 1 和 2，同时施加恒定流量。样品和 DEP 缓冲液的混合物流入 HDF 区域，小颗粒被分离到出口端口3。较大的细胞移动到 DEP 区域，目标细胞被 DEP 力分离到出口端口 1。其他大细胞通过电极并移动到出口端口2。从 DEP 区域进入出口端口 1 和 2 的通道对称设计，以将相同的流体体积输送到出口端口1 和出口端口2。

图 2. 用于分离实验的微流控介电泳集成芯片示意图：注射泵用于样品和缓冲液注射。

图3 微流控介电电泳集成芯片尺寸:绿线表示微流控通道。电极图案显示为红线。 HDF区域的主通道最小宽度为55 μm，DEP区域的最大宽度为1.5 mm。分支通道（100 条线，18 μm 宽）连接到 HDF 区域的主通道和 Outlet Port 3。有 8 对电极（0.1 mm 宽），在 DEP 中电极的间隙为 50 μm 地区。电极与流动方向倾斜 15 度。

图 4 微流控介电泳集成芯片结构：芯片由微流控层和电极层组成。微流体层由 2 mm 厚和 50 μm 微通道深度的聚（二甲基硅氧烷）制成。电极层包括三层。在玻璃基板（0.7mm厚）上，排列有0.1μm厚的铬电极，玻璃基板和铬电极被二氧化硅保护层（0.01μm厚）覆盖。

图5 14 Vpp 和 120 kHz 下的真核细胞分离。使等量的 MCF7 和 Jurkat 细胞的混合物通过该装置。

图 6. DEP 区域中 Jurkat 细胞的分离：频率在 14 Vpp 时从 0 kHz 变为 300 kHz。用荧光标记对细胞进行染色以进行观察。比例尺为 300 KV。