一種用於光感基因調控的微流控分光波導結構的製作方法

2023-05-24 10:31:16

一種用於光感基因調控的微流控分光波導結構的製作方法
【專利摘要】本發明涉及流體光波導【技術領域】，尤其涉及一種用於光感基因調控的微流控分光波導結構。包括：分光波導晶片、電極檢測記錄薄片和細胞培養流道，所述細胞培養流道設置在所述分光波導晶片的出光口處；所述分光波導晶片採用一分多的分光結構，用於將刺雷射一分為多,所述刺雷射用於對細胞培養流道中的細胞進行刺激；所述電極檢測記錄薄片,用於收集所述細胞的響應信號。本發明通過採用一分多的分光結構,能夠產生陣列光源實現對光敏感神經細胞獨立、高精度的定點刺激和定點培養，能夠做到多點微小光源刺激神經網絡中的每一個神經細胞；可以根據需要優化雷射出光點的點陣數目，具有光源強度集中、發射面積微小、波長可調節、結構設計小巧、簡單的優點。
【專利說明】—種用於光感基因調控的微流控分光波導結構

【技術領域】
[0001]本發明涉及流體光波導【技術領域】，尤其涉及一種用於光感基因調控的微流控分光波導結構。

【背景技術】
[0002]目前研究光感基因的技術是通過使用光纖單一刺激神經細胞，利用不同波長雷射可以打開神經細胞的離子通道，從而使得神經細胞產生相應的興奮，處於單純的使用外部光纖刺激神經細胞，檢測其響應信號階段。由於光纖照射區域較大無法控制，無法做到多點微小光源刺激神經網絡中每一個神經細胞，進一步地無法實現準確的定點培養。


【發明內容】

[0003]本發明的目的在於提出一種用於光感基因調控的微流控分光波導結構，通過陣列光源對光敏感神經細胞進行刺激，能夠做到多點微小光源刺激神經網絡中的每一個神經細胞，實現準確的定點培養。
[0004]為達此目的，本發明採用以下技術方案:
[0005]一種用於光感基因調控的微流控分光波導結構，包括:分光波導晶片、電極檢測記錄薄片和細胞培養流道，所述細胞培養流道設置在所述分光波導晶片的出光口處；所述分光波導晶片米用一分多的分光結構，用於將刺雷射一分為多，所述刺雷射用於對細胞培養流道中的細胞進行刺激；所述電極檢測記錄薄片，用於收集所述細胞的響應信號。
[0006]其中，所述微流控分光波導結構還包括:設置在所述細胞培養流道內的爪子結構，用於捕捉所述細胞；所述電極檢測記錄薄片的電極與所述爪子結構對準貼合。
[0007]其中，所述分光波導晶片設置有連接有雷射光纖的入光口。
[0008]其中，所述分光波導晶片的入光口開設有扇形接口，所述雷射光纖通過所述扇形接口連接所述分光波導晶片。
[0009]其中，所述分光波導晶片採用一分八的分光結構，具體為:經過3次I分2的分光結構形成8個出光口。
[0010]其中，所述電極檢測記錄薄片的電極的個數為8個，8個所述電極與8個所述分光波導晶片的出光口對應設置。
[0011]其中，所述分光波導晶片的入光口的兩側設置有針孔結構，所述針孔結構內注入有黑色墨水。
[0012]其中，所述分光波導晶片的芯層為高折射率的液體波導，所述分光波導晶片的包層為低折射率的PDMS材料。
[0013]其中，所述分光波導晶片的出光口的口徑為50um。
[0014]其中，所述電極檢測記錄薄片設置在所述分光波導晶片的下端。
[0015]有益效果:
[0016]本發明所述的一種用於光感基因調控的微流控分光波導結構，包括:分光波導晶片、電極檢測記錄薄片和細胞培養流道，所述細胞培養流道設置在所述分光波導晶片的出光口處；所述分光波導晶片採用一分多的分光結構，用於將刺雷射一分為多，所述刺雷射用於對細胞培養流道中的細胞進行刺激；所述電極檢測記錄薄片，用於收集所述細胞的響應信號。本發明所述的分光波導結構通過採用一分多的分光結構，能夠產生陣列光源輸出實現對光敏感神經細胞獨立、高精度的定點刺激和定點培養，能夠做到多點微小光源刺激神經網絡中的每一個神經細胞，實現準確的定點培養；並通過電極檢測記錄薄片收集神經細胞產生的電信號，並且可以根據需要優化雷射出光點的點陣數目，具有光源強度集中、發射面積微小、波長可調節、結構設計小巧、簡單的優點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發明【具體實施方式】提供的一種用於光感基因調控的微流控分光波導結構的結構示意圖。
[0018]圖中:
[0019]1-分光波導晶片；2_電極檢測記錄薄片；3_細胞培養流道；4_爪子結構；5_雷射光纖；6-扇形接口 ；7_針孔結構。

【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖並通過【具體實施方式】來進一步說明本發明的技術方案。
[0021]圖1是本發明【具體實施方式】提供的一種用於光感基因調控的微流控分光波導結構的結構示意圖。如圖1所示，本發明所述的一種用於光感基因調控的微流控分光波導結構，包括:分光波導晶片1、電極檢測記錄薄片2和細胞培養流道3，所述細胞培養流道3設置在所述分光波導晶片I的出光口處；所述分光波導晶片I採用一分多的分光結構，用於將刺雷射一分為多，所述刺雷射用於對細胞培養流道3中的細胞進行刺激；所述電極檢測記錄薄片2，用於收集所述細胞的響應信號。
[0022]本發明所述的分光波導結構通過採用一分多的分光結構，能夠產生陣列光源輸出實現對光敏感神經細胞獨立、高精度的定點刺激和定點培養，能夠做到多點微小光源刺激神經網絡中的每一個神經細胞，實現準確的定點培養；並通過電極檢測記錄薄片2收集神經細胞產生的電信號，並且可以根據需要優化雷射出光點的點陣數目，具有光源強度集中、發射面積微小、波長可調節、結構設計小巧、簡單的優點。
[0023]所述微流控分光波導結構還包括:設置在所述細胞培養流道3內的爪子結構4，用於捕捉所述細胞；所述電極檢測記錄薄片2的電極與所述爪子結構4對準貼合。藉助爪子結構4實現對神經細胞的操控和捕捉，能夠實現對每一個神經細胞進行定點、高精度的操控和捕捉。
[0024]所述分光波導晶片I設置有連接有雷射光纖5的入光口。通過雷射光纖5引導入射雷射進入分光波導晶片1，以產生陣列光源刺激神經細胞。作為一種優選地實施方式，所述分光波導晶片I的入光口開設有扇形接口 6，所述雷射光纖5通過所述扇形接口 6連接所述分光波導晶片I。通過開設扇形接口 6,便於雷射光纖5插入分光波導晶片I的入光口。
[0025]優選地，所述分光波導晶片I採用一分八的分光結構，具體為:經過3次I分2的分光結構形成8個出光口。當然，也可以根據需要，優化雷射出光點的點陣數目。
[0026]當所述分光波導晶片I的出光口為8個時，所述電極檢測記錄薄片2的電極的個數為8個，8個所述電極與8個所述分光波導晶片I的出光口一一對應設置，便於準確的收集每個出光口的雷射刺激神經細胞所產生的響應信號。
[0027]優選地，所述分光波導晶片I的入光口的兩側設置有針孔結構7，所述針孔結構7內注入有黑色墨水，能夠實現對入射雷射中的雜散光的吸收。
[0028]所述分光波導晶片I的芯層為高折射率的液體波導，所述分光波導晶片I的包層為低折射率的PDMS材料。除了採用低折射率的PDMS材料，也可以採用其他的低於芯層折射率的材料。
[0029]優選地，所述分光波導晶片I出光口的口徑為50um。所述口徑的尺寸與神經細胞的體積接近，便於雷射對神經細胞高精度的刺激。當然了，可以根據不同神經細胞的大小，改變所述分光波導晶片I出光口的口徑。
[0030]優選地，所述電極檢測記錄薄片2設置在所述分光波導晶片I的下端。
[0031]綜上所述，本發明所述的一種用於光感基因調控的微流控分光波導結構，通過將分光波導晶片I與電極檢測記錄薄片2進行封接，並且在封接時保證將細胞培養流道3內的爪子結構4與電極檢測記錄薄片2的電極進行對準貼合，以使得定點培養的神經細胞在受到刺激以後，能夠將響應信號通過電極檢測記錄薄片2的電極進行收集記錄。雷射光纖5通過魚尾形的扇形接口 6插入分光波導晶片I的入光口 ；在分光波導晶片I的液體波導流道中通入高折射率液體，使得雷射在其中傳輸滿足全反射，從而實現低損耗的光傳輸；在分光波導晶片I的入光口的兩側設置針孔結構7，並在其中通入黑色墨水，可以實現對入射雷射中的雜散光進行吸收；光傳輸到分光波導晶片I的I分2的分光結構，將光能量50%的分配到兩個液體波導流道內，然後經過一系列的分光處理，最終獲得8個出光口。其中，分光波導晶片I的出光口的口徑大小在50um左右，與神經細胞的尺寸接近，便於雷射對神經細胞的刺激；分光波導晶片I的出光口的前端設計有細胞培養流道3，細胞培養流道3內設置有捕捉神經細胞的爪子結構4，以實現神經細胞的定點培養和定點刺激。
[0032]本發明所述的一種用於光感基因調控的微流控分光波導結構具有如下優點:(I)產生微型發射面積(數十微米)的光源，實現定點高精度刺激；(2)形成微型光源陣列，光源強度、波長及間距可調控；(3)可以在微尺度下獨立操控並培養單個或少量的神經細胞；
(4)系統集成性強，可包含生物樣品輸送及信號檢測元件。
[0033]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種用於光感基因調控的微流控分光波導結構，其特徵在於，包括:分光波導晶片(I)、電極檢測記錄薄片(2)和細胞培養流道(3)，所述細胞培養流道(3)設置在所述分光波導晶片(I)的出光口處； 所述分光波導晶片(I)米用一分多的分光結構，用於將刺雷射一分為多，所述刺雷射用於對細胞培養流道(3)中的細胞進行刺激； 所述電極檢測記錄薄片(2)，用於收集所述細胞的響應信號。
2.根據權利要求1所述的一種用於光感基因調控的微流控分光波導結構，其特徵在於，所述微流控分光波導結構還包括:設置在所述細胞培養流道(3)內的爪子結構(4)，用於捕捉所述細胞；所述電極檢測記錄薄片(2)的電極與所述爪子結構(4)對準貼合。
3.根據權利要求1所述的一種用於光感基因調控的微流控分光波導結構，其特徵在於，所述分光波導晶片(I)設置有連接有雷射光纖(5)的入光口。
4.根據權利要求3所述的一種用於光感基因調控的微流控分光波導結構，其特徵在於，所述分光波導晶片(I)的入光口開設有扇形接口(6)，所述雷射光纖(5)通過所述扇形接口(6)連接所述分光波導晶片(I)。
5.根據權利要求1所述的一種用於光感基因調控的微流控分光波導結構，其特徵在於，所述分光波導晶片(I)採用一分八的分光結構，具體為:經過3次I分2的分光結構形成8個出光口。
6.根據權利要求5所述的一種用於光感基因調控的微流控分光波導結構，其特徵在於，所述電極檢測記錄薄片(2)的電極的個數為8個，8個所述電極與8個所述分光波導晶片(I)的出光口 對應設置。
7.根據權利要求1所述的一種用於光感基因調控的微流控分光波導結構，其特徵在於，所述分光波導晶片(I)的入光口的兩側設置有針孔結構(7)，所述針孔結構(7)內注入有黑色墨水。
8.根據權利要求1所述的一種用於光感基因調控的微流控分光波導結構，其特徵在於，所述分光波導晶片(I)的芯層為高折射率的液體波導，所述分光波導晶片(I)的包層為低折射率的PDMS材料。
9.根據權利要求1所述的一種用於光感基因調控的微流控分光波導結構，其特徵在於，所述分光波導晶片(I)的出光口的口徑為50um。
10.根據權利要求1所述的一種用於光感基因調控的微流控分光波導結構，其特徵在於，所述電極檢測記錄薄片(2)設置在所述分光波導晶片(I)的下端。
【文檔編號】C12M1/42GK104232483SQ201410448561
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月4日 優先權日:2014年9月4日
【發明者】馮鴻濤, 陳豔 申請人:中國科學院深圳先進技術研究院