基于微流控和投影面曝光的微粒操控技术

利用微流控技术操控单细胞或微粒是近年来的研究热点之一,但对目标细胞或粒子的鉴定识别及选择性回收仍然是其研究难点。介绍了一种新的微粒操控方法,将微流控技术与用于3D打印的数字光处理(DLP)投影面曝光技术结合,可以在单片上完成单细胞或微粒的捕获及定点固定。制作了捕获阵列微流控芯片,芯片进行细胞或微粒捕获后,通过搭建的光学运动平台对捕获结果进行识别,通过图像算法自动生成投影图像,并导入生物相容性可光固化聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)水凝胶,采用DLP投影系统在目标处投影使PEGDA固化,完成对单细胞或微粒的固定,最后利用缓冲液将未投影的细胞或微粒释放。通过微粒的捕获和固定实验,初步验证了该方法进行大规模微粒或细胞捕获和分选操作的可行性,为单细胞或微粒研究应用提供了一个新的技术手段。

基于侧面DLP的3D打印技术制作微流控芯片

微流控芯片的关键技术是内部封闭管道的制备,其中一步打印出微流控芯片及接口尤为重要。基于数字光处理(DLP)技术提出了一种新型的侧面曝光打印技术,并利用4F光路以及运动系统完成平台搭建。该3D打印系统的投影图像分辨率为12.5μm,靶面约为16 mm×10 mm。相比常用的上曝光或下曝光3D打印技术,其容易消除气泡且装置简单。通过对封闭管道打印机制分析及实验优化,可实现直径400μm的圆形或边长400μm的方形等封闭管道打印。为验证侧面曝光打印平台打印微流控芯片的可行性,设计具有一体化封闭管道和接口的模型进行打印测试,40 min可以打印一个6 mm厚的微流控芯片,管道打通率为100%。结果表明该平台可用于快速制作微流控芯片,未来可用于微流控及微纳制造领域。

一种新型单细胞微流控捕获芯片的制作及系统搭建

本文基于捕获检测释放的机制,采用集成片上阀门的三层微流控芯片工艺,设计并制作了一种用于捕获和释放单细胞的芯片。利用COMSOL仿真优化芯片结构来增大细胞被捕获率。比较了芯片阀门在不同聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)制作比例、不同进样压力时的状态以及长时间工作的性能,测试了芯片捕获与释放机制的有效性,能实现捕获、检测及释放过程。芯片的制作工艺简单,成品率可达95%以上,这种先捕获检测后再释放的方式为单细胞分离收集提供了新的技术途径。

基于毛细限制阀的线虫库尔特计数芯片研究

库尔特原理是一种利用微粒随导电液通过电敏感区域时形成的脉冲信号来测量微粒的尺寸和数量的电学方法。目前库尔特计数器主要通过两种方法制作检测电极,一是直插法,二是利用微纳加工(MEMS)图形化工艺在微流道内部集成微电极。直插法常采用电化学稳定金属如铂丝插入开孔芯片作为检测电极,存在易引入气泡、检测灵敏度较低等缺点;微纳加工集成电极方式工艺复杂,制作成本高,且难与检测芯片流道集成。本文介绍了一种基于RPS(resistive pulse sensing)检测方式的新型微流控库尔特计数器。该芯片使用微管道直接灌注液态金属制作三维检测电极,通过微尺度下的毛细限制阀作用使液态金属电极凝固后精确限制在相关区域内。通过对检测区域的尺寸设计以及电极位置的精确控制,我们制作了秀丽隐杆线虫计数芯片。实验证明该方法制造工艺简单方便、电极位置准确性好、检测时稳定快、提高了检测信噪比。