一种可进行细胞分选、粒子捕获等操作的新型数字微流控芯片及其制作方法

1.本发明涉及一种可进行细胞分选、粒子捕获等操作的新型数字微流控芯片及其制作方法，属于微纳操作技术与数字微流控技术的交叉领域。


背景技术：

2.数字微流控技术(dmf)，即微液滴技术，主要利用介电润湿效应对微液滴进行操控，可以在一张芯片上同时对多个微液滴进行数字化、阵列化的驱动。目前，也有数字微流控芯片可以实现单细胞级别的微流控，但是芯片的价格昂贵，难以普及。因此，在大多数数字微流控的应用场景下，数字微流控芯片仅仅对液滴进行操作，难以实现单个细胞、微粒等的精细化操作。
3.光电镊技术(oet)是一种光操控微纳操作技术，主要利用光致介电泳效应对微小物体(如细胞、物质微粒、微纳机器人等)进行微、纳米尺度的操作。由于其具有精准、高效、高通量、图形化操作等优势，该技术可进行多种细胞操作，如细胞分选、细胞定向移动、细胞融合、细胞裂解等；也可进行多种微小物体的操作，如微小粒子的捕获、微小颗粒的图案化排布、微电路的组装等；同时，光电镊技术与特定结构的微纳机器人结合使用能够实现基于光电镊驱动的微纳机器人的特异性操作。
4.较为常见的光电镊芯片由上极板与下极板以及连接它们的双面胶组成。光电镊的上极板要求透光性好且下表面具有良好的导电性，目前研究人员大多选择ito(氧化铟锡)玻璃作为光电镊芯片的上极板。光电镊芯片的下极板需要在ito玻璃上生长一层较薄的光电导层。使用光电镊技术进行细胞操作时，通常需要与连续微流控技术进行结合，在芯片上极板进行打孔，与微泵配合实现样本的注入及收集。通常情况下，在一次操作中只能针对一种外加条件进行实验，虽然光电镊可以实现微操作上的高通量并行操控，却无法在一张芯片上实现针对复杂外加条件的一系列控制变量实验，当外加条件改变时，则需要重新进行实验，效率较低。
5.上述两种技术均在各自的领域中具有良好的应用，然而也各自存在着相应的弊端，但若能研制出一款可以对微液滴内的微小物质进行光电镊操作的数字微流控芯片，则可以在极大程度上解决上述问题。
6.然而，这两种技术难以简单地进行结合。由于光电镊技术的操控力是光致介电泳力，使用光照改变光电导层的电导率，从而产生非均匀电场，进而提供操控力。鉴于光照部分的光电导层电导率增大，为了防止芯片被击穿而失效，光电镊芯片所需的外加电压通常很小，一般不会超过25v。而数字微流控技术的操控力是介电润湿力，通过介电层富集电荷，利用电荷对液滴的吸引改变液滴的接触角，从而促使液滴移动。由于操作对象远大于光电镊操控的微小颗粒，数字微流控技术需要更大的外加电压才能保证微液滴的控制，一般需要90-110v。若简单地将两种技术结合，则会由于芯片在光照部位的电导率增大而导致芯片在光照部位的击穿，芯片作废；但若使用较低的驱动电压，则无法实现对微液滴的操控。
7.因此，研发出既可以进行液滴操作又可以对微液滴内的微小物质进行高通量并行操作的数字微流控芯片，以及针对新型芯片提出相应的操控方式则成为了本领域技术人员亟需解决的问题。为此提出本发明。


技术实现要素：

8.本发明的目的是提供一种可进行细胞分选、粒子捕获等操作的新型数字微流控芯片及其制作方法，以能够在在一张数字微流控芯片上实现高通量的细胞分选、粒子捕获等操作，解决现有芯片难以将液滴转移出光电镊区域以及对操作电压需求高导致芯片易击穿的难题。
9.本发明提供了两种结构的新型数字微流控芯片。
10.第一种新型数字微流控芯片的结构如下：
11.包括上极板和下极板；其中，
12.所述上极板与所述下极板贴合配合形成光电镊功能区和数字微流控功能区，所述光电镊功能区与所述数字微流控功能区通过隔离结构分隔；
13.所述光电镊功能区相应的所述上极板上设有液体入口，所述光电镊功能区与所述数字微流控功能区相连通；
14.所述上极板包括透明的基板和设于所述基板上的导电层和疏水层ⅰ；
15.所述下极板包括基板、设于所述基板上的图形化电极、光电导层、介电层和疏水层ⅱ；其中，所述光电导层对应于所述光电镊功能区，所述介电层对应于所述数字微流控功能区；
16.使用时是，所述液体入口与微泵连接，为液体流动提供驱动力，所述光电镊功能区与所述数字微流控功能区通过可通过微流道导管连接。
17.优选地，所述导电层的材质可为氧化铟锡透明导电薄膜、碳纳米管透明导电薄膜、石墨烯透明导电薄膜等透明导电材料；
18.所述导电层的厚度可为20nm～200nm。
19.优选地，所述图形化电极的材质可为氧化铟锡透明导电薄膜、碳纳米管透明导电薄膜、石墨烯透明导电薄膜等透明导电材料；
20.所述疏水层ⅰ和所述疏水层ⅱ的材质均可为特氟龙、cytop、pfc等疏水性良好的材料；
21.所述疏水层ⅰ和所述疏水层ⅱ的厚度均可为10nm～50nm；
22.所述基板的材质可为玻璃、亚克力板等透明材料；
23.优选地，所述光电导层的材质可为氢化非晶硅、硅基光敏三极管、有机高分子光电导材料等具有良好的光电导性质的材料；
24.所述光电导层的厚度可为50nm～5000nm；
25.所述介电层的材质可为氮化硅、二氧化硅或派瑞林c等；
26.所述介电层的厚度可为0.1um～50um。
27.优选地，所述隔离结构可为防水胶带、pdms、光刻胶等不导电的粘性材料。
28.本发明微流控芯片可按照下述方法进行制作：
29.s1、所述上极板的制作
30.在所述基板上依次制备所述导电层和所述疏水层ⅰ，然后打孔形成所述液体入口和连通所述光电镊功能区和所述数字微流控功能区的通孔；
31.s2、所述下极板的制作
32.在所述基板上制备所述图形化电极，在所述图形化电极上分别制备所述光电导层和所述介电层，在所述光导电层和所述介电层上制备所述疏水层ⅱ；
33.s3、将所述上极板与所述下极板贴合配合，并采用所述隔离结构分隔所述光电镊功能区与所述数字微流控功能区。
34.其中，各功能层可按照现有方法进行制备，如，所述导电层可采用pecvd方法制备，所述图形化电极可采用lift-off方法制备，所述介电层可采用pecvd方法制备，所述光电导层可采用pecvd方法制备，疏水层可采用旋涂加热方法制备。
35.应用本发明数字微流控芯片时，可按照下述步骤进行：
36.1)采用微泵将待操作的微液滴注入所述光电镊功能区；
37.2)通过光照改变所述光电导层的电导率，产生非均匀电场；
38.3)利用介电泳力对待操作微粒进行富集、捕获等高通量并行操作，也可与微泵结合，利用介电泳力实现微粒的筛选；
39.4)结束光电镊操作后，采用微泵将操作完成后的液滴转移入所述数字微流控功能区；
40.5)通过对驱动电极施加电压，对液滴产生介电润湿力，吸引液滴沿着驱动电极移动，对微液滴实现分液、混匀等高通量并行操作。
41.第二种新型数字微流控芯片的结构如下：
42.包括上极板和下极板；所述上极板与所述下极板贴合配合形成数字微流控功能区；其中：
43.所述数字微流控功能区内部形成的多个光电镊功能区；
44.所述上极板包括基板、设于所述基板上的导电层、光电导层和疏水层a，所述疏水层a设于所述导电层和所述光电导层上，所述光电导层设于所述导电层上；
45.所述下极板包括基板、设于所述基板上的图形化电极、介电层和疏水层b，所述疏水层b设于介电层和所述图形化电极上，所述介电层设于所述数字微流控功能区的所述图形化电极上，中部裸露的所述图形化电极与所述光电导层相对应，之间的区域形成一个所述光电镊功能区。
46.其中，各功能层的材质及厚度与第一种数字微流控芯片中无实质性差异。
47.本发明微流控芯片可按照下述方法进行制作：
48.sⅰ、所述上极板的制作
49.在所述基板上制备所述导电层，在所述导电层上制备所述图形化光电导层阵列，在所述导电层和所述光电导层上制备所述疏水层a；
50.sⅱ、所述下极板的制作
51.在所述基板上制备所述图形化电极，在所述数字微流控功能区的图形化电极上制备所述介电层，在所述介电层和中部裸露的所述图形化电极上制备所述疏水层b；
52.sⅲ、将所述上极板与所述下极板贴合配合，所述光电导层与所述图形化电极之间的区域为所述光电镊功能区，其余区域为所述数字微流控功能区。
53.其中，各功能层可按照现有方法进行制备，如，所述导电层可采用pecvd方法制备，所述图形化电极可采用lift-off方法制备，所述介电层可采用lift-off方法制备，所述图形化光电导层阵列可采用lift-off方法制备，疏水层可采用旋涂加热方法制备。
54.本发明第二种结构的数字微流控芯片，需要考虑光电镊功能区和数字微流控功能区的衔接，即操控液滴到达光电镊区域，进行光电镊操控后利用介电润湿进行下一步的液滴操作。需要使光电镊功能区的面积小于数字微流控功能区的电极面积，即在数字微流控电极中心规划光电镊操控区域，实现液滴自由出入光电镊区域的目的。
55.本发明通过在光电镊功能区设置疏水层，解决了现有微流控芯片难以将液滴转移出光电镊功能区以及对操作电压需求高导致芯片易击穿的难题：在光电镊功能区未设置疏水层时，液滴很容易被光电镊区域吸引而难以被介电润湿力操控，需要增加数字微流控驱动电极的偏压，极易造成芯片的击穿而报废；其次，由于光电导层较薄，小范围的突起不会影响液滴的移动，而数字微流控区域不会用到光电导层，多余的光电导层反而会增加对驱动电压的需求，没有必要在整个数字微流控区域铺满一层光电导层。
56.应用所述数字微流控芯片时，可按照下述步骤进行：
57.1)通过进样孔或储液电极向所述数字微流控芯片中加入待操作液滴；
58.2)对可编程路径上的驱动电极施加电压，产生的介电润湿力会吸引液滴沿着可编程路径移动，实现液滴的混匀、分液等操作；
59.3)若需进行光电镊操作，则同时给光电镊电极以及周围的过渡电极施加电压，利用介电润湿力吸引待操作液滴进入光电镊功能区；
60.4)对所述光电导层施加光照，产生非均匀电场，利用介电泳力对液滴中的目标微粒实现进行富集、捕获等高通量并行操作；
61.5)操作完成后，激活过渡电极与驱动电极，利用介电润湿力实现微液滴的移动。若要在光电镊区实现对细胞培养液的更新，则可以利用光电镊的介电泳力固定住微液滴中的细胞，利用介电润湿力操控新鲜培养液进入光电镊操作区，同时操控旧培养液离开光电镊操作区，从而实现片上的细胞培养液更新等操作。
62.由于光电镊技术可以实现单个细胞、微粒层级的精细操作，并且可以同时控制多个目标并行运作，具有精准、粒子尺度高通量的优势，而数字微流控技术可以在微液滴层面实现多个液滴的高通量并行操作，本发明将两者结合，可以在同一张芯片上实现多个微液滴的高度集成化操作与针对各个液滴内的细胞、微小物体等进行精细操作，进而实现不同条件下微操作的并行实验。例如，可以使用该新型芯片进行细胞的耐药性实验，数字微流控技术可以实现药物、营养物质的运输，利用其高通量并行的优势，可以同时进行多组实验，而光电镊技术则可以富集单个液滴内的细胞，以便利用数字微流控技术的分液功能使得细胞与代谢废液分离。
63.本发明针对数字微流控所需电压极易击穿光电镊芯片光电导层的问题，创造性地研制出了两种可以进行光电镊操作的数字微流控芯片。在此基础上，本发明集成了光电镊技术对微小物体精准、高通量并行操控以及数字微流控技术对微液滴进行高通量并行操作的优势，解决了光电镊等微操作技术无法操控微小物体所处液体环境以及常规数字微流控技术难以实现对液滴内微小物质进行精准操控的问题。
附图说明
64.图1为本发明提供的第一种数字微流控芯片的结构示意图。
65.图2为本发明提供的第二种数字微流控芯片的结构示意图。
66.图3为图2所示数字微流控芯片中电极排布示意图。
67.图中各标记如下：
68.1微泵、2导电层、3，5疏水层、4防水胶带、6光电导层、7图形化电极、7-1数字微流控功能区的图形化电极、7-2光电镊功能区的图形化电极、8导管、9，11基板、10介电层、12微液滴、13微小物质、14数字微流控驱动电极、15功能区间过渡电极、16光电镊电极。
具体实施方式
69.下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
70.实施例1、
71.如图1所示，为本发明提供的第一种结构的数字微流控芯片的结构示意图，采用微泵驱动的微流道连接光电镊功能区和数字微流控功能区，分别在光电镊区域的上极板与数字微流控区域的上极板打孔，利用微流道与微泵实现微液滴在两个功能区的转移。
72.如图1所示，本发明提供的第一种结构的数字微流控芯片的结构如下：
73.包括透明的上极板和下极板。其中，上极板与下极板贴合配合形成光电镊功能区和数字微流控功能区，光电镊功能区与所述数字微流控功能区通过防水胶带4分隔。
74.如图1所示，光电镊功能区相应的上极板上设有液体入口，其与微泵1连接，光电镊功能区与数字微流控功能区通过导管8连通，微泵1为液滴在光电镊功能区与数字微流控功能区的转移提供动力。
75.如图1所示，上极板包括透明的基板9和设于基板9上的透明的导电层2和疏水层3，下极板包括基板11、设于基板上的图形化电极7、光电导层6、介电层10和疏水层5；其中，光电导层6对应于光电镊功能区，介电层10对应于数字微流控功能区。
76.图1中，标记12表示可以被数字微流控芯片进行高通量并行操作的微液滴，标记13表示微液滴环境中可以被光电镊特异性地进行精确、高通量并行操控的微小物质，如细胞、物质微粒等。
77.本实施例中，导电层2的材质可为透明的导电材料，如氧化铟锡(ito)，在电路中接地，其厚度可为20nm～200nm；疏水层3和5的材质可为特氟龙、cytop、pfc等材料，厚度可为10nm～50nm；光电导层6的材质可为氢化非晶硅、硅基光敏三极管、有机高分子光电导材料等，厚度可为50nm～5000nm；图形化电极7的材质可为ito，其中，光电镊功能区内的电极接低电压，数字微流控功能区的电极接高电压。基板9的材质可为玻璃、亚克力板等；介电层10的材质可为氮化硅，厚度可为0.1um～50um，基板11的材质可为玻璃、亚克力板、硅板等，若要采用倒置显微镜观测，则需要采用透明材料。
78.本实施例提供的数字微流控芯片的制作方法如下：
79.1、上极板制作方法：
80.1)在基板9上生长导电层2。使用pecvd的方法在基板9上制备一层透明导电薄膜，即为导电层2。
81.2)在导电层2上制备疏水层3。在导电层2上滴加疏水材料溶液，使用匀胶机进行旋
涂，保证疏水层均匀平整，之后放入烘箱中进行加热，退火得到疏水层3。
82.3)根据微流泵及导管参数进行打孔。
83.2、下极板制作方法：
84.1)使用lift-off工艺在基板11上制备图形化电极7。在基板11上旋涂光刻胶，根据电极图案光刻出相应的图案。在此基础上使用pecvd的方法生长一层透明导电材料，洗去剩余的光刻胶及其表面附着的多余的导电材料，得到图形化电极7。
85.2)利用lift-off工艺，分别在光电镊区域生长光电导层6以及在数字微流控区域生长介电层10。
86.3)使用旋涂加热的方法制备一层疏水层5。在光电导层6以及介电层10上滴加疏水材料溶液，使用匀胶机进行旋涂，保证疏水层均匀平整，之后放入烘箱中进行加热，退火得到疏水层5。
87.本实施例数字微流控芯片的使用过程如下：
88.1、使用微泵将待操作的微液滴注入光电镊功能区；
89.2、使用通过光照改变光电导层6的电导率，产生非均匀电场；
90.3、利用介电泳力对待操作微粒进行富集、捕获等高通量并行操作，也可与微泵1结合，利用介电泳力实现微粒的筛选；
91.4、结束光电镊操作后，使用微泵1将操作完成后的液滴转移进数字微流控功能区；
92.5、通过对驱动电极施加电压，对液滴产生介电润湿力，吸引液滴沿着驱动电极移动，对微液滴实现分液、混匀等高通量并行操作。
93.本实施例数字微流控芯片可以实现对海拉细胞、循环肿瘤细胞等细胞级操作对象以及各种目标细胞的外泌体等进行精准、特异性、高通量的分选、筛查、捕获等操作。
94.实施例2、
95.如图2所示，为本发明提供的第二种结构的数字微流控芯片的结构示意图，将数字微流控芯片特定区域划分为光电镊功能区，在进行介电层生长时遮蔽该区域。光电镊功能区的电极为低电压(20v左右)，防止击穿，数字微流控功能区的电极为高电压(100v左右)，进行液滴的移动、分液、混匀等操作。
96.如图2所示，本发明提供的第二种结构的数字微流控芯片的结构如下：
97.包括上极板和下极板，上极板与下极板贴合配合形成数字微流控功能区；其中：数字微流控功能区内部形成多个光电镊功能区(图中只显示一个光电镊功能区)。
98.如图2所示，上极板包括透明的基板9、设于基板9上的导电层2、光电导层6和疏水层3，疏水层3设于导电层2和光电导层6上，一个光电镊功能区中光电导层6设于导电层2的中部。
99.如图2所示，下极板包括基板11、设于基板11上的图形化电极、介电层10和疏水层5，其中，两端的数字微流控功能区的图形化电7-1极修饰介电层10后再覆盖疏水层5，中部裸露的光电镊功能区的图形化电极7-2直接覆盖疏水层5，电镊功能区的图形化电极7-2与光电导层6相对应，之间的区域形成光电镊功能区。
100.本实施例中，各功能层的材质及厚度与第一种数字微流控芯片中无实质性差异。
101.图2中，标记12表示可以被数字微流控芯片进行高通量并行操作的微液滴，标记13表示微液滴环境中可以被光电镊特异性地进行精确、高通量并行操控的微小物质，如细胞、
物质微粒等。
102.图3是图形化电极的电极排布示例，14表示数字微流控驱动电极，用于操控微液滴进行高通量并行移动，15表示功能区间过渡电极，便于液滴在光电镊功能区与数字微流控功能区实现转移；也可与数字微流控驱动电极14结合实现微液滴的分液等操作，16表示光电镊电极，与对应的极板结合可以为光电镊功能区提供电场。
103.本实施例提供的数字微流控芯片的制作方法如下：
[0104]ⅰ、上极板制作方法
[0105]
1)在基板9上制备导电层2；使用pecvd的方法在基板9上制备一层透明导电薄膜，即为导电层2。
[0106]
2)使用lift-off工艺在导电层2上制备图案化光电导层6；首先在导电层2上旋涂光刻胶，根据光电导层光刻板光刻出相应的图案。然后使用pecvd的方法生长一层光电导薄膜，洗去剩余光刻胶及其上面多余的光电导薄膜，得到图案化光电导层6。
[0107]
3)在导电层2和光电导层6上制备疏水层3；在导电层2及光电导层6上滴加疏水材料溶液，使用匀胶机进行旋涂，保证疏水层均匀平整，之后放入烘箱中进行加热，退火得到疏水层3。
[0108]ⅱ、下极板的制作方法
[0109]
1)使用lift-off工艺在基板11上生长图案化导电层2；首先在基板11上旋涂光刻胶，根据电极阵列的光刻板光刻出相应的图案。然后使用pecvd的方法生长一层导电薄膜，洗去剩余光刻胶及其上面多余的导电薄膜，得到图案化导电层2。
[0110]
2)使用pecvd工艺在光电镊功能区生长一层牺牲层，用于防止介电层生长在光电镊区域。
[0111]
3)使用pecvd工艺生长一层介电层10，例如氮化硅等介电性良好的材料。
[0112]
4)去除牺牲层，此时在数字微流控区域覆盖了一层介电层，而光电镊区域则是裸漏的电极。
[0113]
5)使用旋涂加热的方法在制备一层疏水层5，覆盖介电层10及光电镊区域的导电层2。
[0114]ⅲ、将上极板与下极板贴合配合，光电导层6与光电镊功能区的图形化电极7-2之间的区域为光电镊功能区，其余区域为数字微流控功能区。
[0115]
本实施例数字微流控芯片的使用过程如下：
[0116]
1、通过进样孔或储液电极向数字微流控芯片中加入待操作液滴；
[0117]
2、对可编程路径上的驱动电极施加电压，产生的介电润湿力会吸引液滴沿着可编程路径移动，实现液滴的混匀、分液等操作；
[0118]
3、若需进行光电镊操作，则同时给光电镊电极以及周围的过渡电极施加电压，利用介电润湿力吸引待操作液滴进入光电镊功能区；
[0119]
4、对光电导层施加光照，产生非均匀电场，利用介电泳力对液滴中的目标微粒实现进行富集、捕获等高通量并行操作；
[0120]
5、操作完成后，激活过渡电极与驱动电极，利用介电润湿力实现微液滴的移动。若要在光电镊区实现对细胞培养液的更新，则可以利用光电镊的介电泳力固定住微液滴中的细胞，利用介电润湿力操控新鲜培养液进入光电镊操作区，同时操控旧培养液离开光电镊
操作区，从而实现片上的细胞培养液更新等操作。
[0121]
本实施例数字微流控芯片可以实现对海拉细胞、循环肿瘤细胞等细胞级操作对象以及各种目标细胞的外泌体等进行精准、特异性、高通量的分选、筛查、捕获等操作。
[0122]
本发明内容是在开发了可以进行光电镊操作的数字微流控芯片的基础上进行的具象化展示，芯片的加工方法包括但不限于本文所提到的案例。基于该发明以及在其基础上进行改进的芯片是本领域研究人员在参考了本发明的基础上进行的简单改造，均在该发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种可进行光电镊操作的微流控芯片，包括上极板和下极板；其特征在于：所述上极板与所述下极板贴合配合形成光电镊功能区和数字微流控功能区，所述光电镊功能区与所述数字微流控功能区通过隔离结构分隔；所述光电镊功能区相应的所述上极板上设有液体入口，所述光电镊功能区与所述数字微流控功能区相连通；所述上极板包括基板和设于所述基板上的导电层和疏水层ⅰ；所述下极板包括基板、设于所述基板上的图形化电极、光电导层、介电层和疏水层ⅱ；其中，所述光电导层对应于所述光电镊功能区，所述介电层对应于所述数字微流控功能区。2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于：所述导电层的材质为透明导电材料，如：氧化铟锡透明导电薄膜、碳纳米管透明导电薄膜、石墨烯透明导电薄膜；所述导电层的厚度为20nm～200nm。3.根据权利要求1或2所述的微流控芯片，其特征在于：所述图形化电极的材质为透明导电材料，如：氧化铟锡透明导电薄膜、碳纳米管透明导电薄膜、石墨烯透明导电薄膜；所述疏水层ⅰ和所述疏水层ⅱ的材质为疏水性材料，如：特氟龙、cytop、pfc；所述疏水层ⅰ和所述疏水层ⅱ的厚度均为10nm～50nm；所述基板的材质为透明材料，如：玻璃、亚克力板。4.根据权利要求1-3中任一项所述的微流控芯片，其特征在于：所述光电导层的材质为光电导特性良好的材料，如：氢化非晶硅、半导体光电三极管、有机高分子光电导材料、无机半导体光电导材料、无机光电导材料；所述光电导层的厚度为50nm～5000nm；所述介电层的材质为介电性质良好的材料，如：氮化硅、二氧化硅、派瑞林c、无机半导体介电材料、有机高分子介电材料；所述介电层的厚度为0.1um～50um。5.根据权利要求1-4中任一项所述的微流控芯片，其特征在于：所述隔离结构为粘性防水材料，如：防水胶带、pdms、光刻胶。6.权利要求1-5中任一项所述微流控芯片的制作方法，包括如下步骤：s1、所述上极板的制作在所述基板上依次制备所述导电层和所述疏水层ⅰ，然后打孔形成所述液体入口和连通所述光电镊功能区和所述数字微流控功能区的通孔；s2、所述下极板的制作在所述基板上制备所述图形化电极，在所述图形化电极上分别制备所述光电导层和所述介电层，在所述光导电层和所述介电层上制备所述疏水层ⅱ；s3、将所述上极板与所述下极板贴合配合，并采用所述隔离结构分隔所述光电镊功能区与所述数字微流控功能区。7.一种可进行光电镊操作的微流控芯片，包括上极板和下极板；所述上极板与所述下极板贴合配合形成数字微流控功能区；其特征在于：所述数字微流控功能区内部形成多个光电镊功能区；所述上极板包括基板、设于所述基板上的导电层、光电导层和疏水层a，所述疏水层a设于所述导电层和所述光电导层上，所述光电导层设于所述导电层上；
所述下极板包括基板、设于所述基板上的图形化电极、介电层和疏水层b，所述疏水层b设于介电层和所述图形化电极上，所述介电层设于所述数字微流控功能区的所述图形化电极上，中部裸露的所述图形化电极与所述光电导层相对应，之间的区域形成一个所述光电镊功能区。8.根据权利要求7所述的微流控芯片，其特征在于：所述导电层的材质为透明导电材料，如：氧化铟锡透明导电薄膜、碳纳米管透明导电薄膜、石墨烯透明导电薄膜；所述导电层的厚度为20nm～200nm；所述图形化电极的材质为透明导电材料，如：氧化铟锡透明导电薄膜、碳纳米管透明导电薄膜、石墨烯透明导电薄膜；所述疏水层a和所述疏水层b的材质为疏水性材料，如：特氟龙、cytop、pfc；所述疏水层a和所述疏水层b的厚度均为10nm～50nm；所述基板的材质为透明材料如：玻璃、亚克力板。9.根据权利要求7或8所述的微流控芯片，其特征在于：所述光电导层的材质为光电导特性良好的材料，如：氢化非晶硅、硅基光敏三极管、有机高分子光电导材料、无机半导体光电导材料、无机光电导材料；所述光电导层的厚度为50nm～5000nm；所述介电层的材质为介电性质良好的材料，如：氮化硅、二氧化硅、派瑞林c、无机半导体介电材料、有机高分子介电材料；所述介电层的厚度为0.1um～50um。10.权利要求8或9所述微流控芯片的制作方法，包括如下步骤：sⅰ、所述上极板的制作在所述基板上制备所述导电层，在所述导电层上制备所述光电导层，在所述导电层和所述光电导层上制备所述疏水层a；sⅱ、所述下极板的制作在所述基板上制备所述图形化电极，在所述数字微流控功能区的图形化电极上制备所述介电层，在所述介电层和中部裸露的所述图形化电极上制备所述疏水层b；sⅲ、将所述上极板与所述下极板贴合配合，所述光电导层与所述图形化电极之间的区域为所述光电镊功能区，其余区域为所述数字微流控功能区。

技术总结
本发明公开了一种可进行细胞分选、粒子捕获等操作的新型数字微流控芯片及其制作方法。本发明提供了两种结构的数字微流控芯片：一种是采用微泵驱动的微流道连接光电镊功能区和数字微流控功能区，分别在光电镊区域的上极板与数字微流控区域的上极板打孔，利用微流道与微泵实现微液滴在两个功能区的转移；一种是将数字微流控芯片特定区域划分为光电镊功能区，在进行介电层生长时遮蔽该区域。本发明数字微流控芯片集成了光电镊技术对微小物体精准、高通量并行操控以及数字微流控技术对微液滴进行高通量并行操作的优势，解决了光电镊等微操作技术无法操控微小物体所处液体环境以及常规数字微流控技术难以实现对液滴内微小物质进行精准操控的问题。进行精准操控的问题。进行精准操控的问题。


技术研发人员：张帅龙 李恭 徐冰睿 符荣鑫 李航 李凤刚
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/9/20