一种电击刺激线虫的微流控芯片装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电击刺激线虫的微流控芯片装置，包括主通道和8条侧通道，所述的侧通道与主通道底面共面，高度不同，下方的横向通道为主通道，线虫被引入主通道中进行电刺激；主通道的一侧有8条侧通道的开口，侧通道与主通道连通，8条侧通道仅在与主通道连接处均与主通道垂直，然后呈辐射状排开，侧通道可与外界电源相连，有电传导作用，侧通道总长度及大体结构一致，保证电阻相同，8条侧通道即8个电极将线虫分为7段，可以对任意段或段组进行电刺激。本发明专利技术采用微流控芯片技术以其在微纳尺度出色的操控技术可以实现对线虫的灵活操控，微通道又是微流控芯片的基本结构，使用微通道导电进行电刺激其实验原理简单，芯片设计简单，可行性较强。可行性较强。可行性较强。

【技术实现步骤摘要】
一种电击刺激线虫的微流控芯片装置


[0001]本专利技术属于微流控芯片分析
，涉及线虫细胞电压门控离子通道及细胞膜电位、神经电冲动、运动神经元控制肌肉收缩等研究领域，具体涉及一种可用于对线虫实施电刺激的微流控芯片装置。

技术介绍

[0002]模式动物秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans，C.elegans)以其生长繁殖迅速，易于培养，个体微小，体态透明，与高等动物基因组有较高的同源性，可进行分子生物学操作等优势，已经广泛应用于神经生物学、发育生物学、分子生物学、药理毒理等领域的研究。线虫个体微小，成虫体长1毫米，宽度约为80微米，肉眼难以察觉，对其进行固定观察、显微操作、捕捉都有一定难度。蓬勃发展的微流控芯片技术以其在微纳尺度出色的操控能力，已经广泛应用于对微尺度模式动物线虫的操作控制，例如线虫的固定操作、捕捉、分选、化学药物刺激、以及本人于2013年发表的微流控芯片上线虫显微注射技术等，微流控芯片技术的出现极大得促进了线虫研究技术的发展。
[0003]对不足1毫米长的生物进行电刺激较有难度，线虫电刺激研究的报道较少，微流控芯片技术的出现可以较好解决这一问题。线虫体内有302个神经元，占总细胞的30％左右是较好的神经生物学研究模型，电刺激是神经生物学研究的技术手段之一。线虫细胞上有众多离子通道，其中包含电压门控型离子通道，对其进行电刺激可以改变通道功能，引起细胞液中离子水平变化，这将将产生何种生物学效应？启动电压门控型离子通道开启的电压阈值是多少？电刺激可以引起肌肉收缩，线虫肌肉细胞的收缩受运动神经元的支配，电信号可以引起肌肉收缩，其分子机制如何？这些都可以在模式动物线虫上开展研究，微流控芯片技术可以为这些研究提供电刺激装置。
[0004]对家兔、鼠类、蛙类、灵长类等模式动物实施电刺激可以用电极植入法，但是电极植入会带来创伤，有弊端，在微流控芯片上除了可以以本人2013年提出的显微注射法实施电极插入有创电刺激，还可以以装满电解质溶液的微通道为电极与线虫表皮接触引导电刺激，可避免创伤。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种用于对线虫成虫电刺激及局部刺激的微流控芯片装置，实现对线虫的电刺激操作，并用光学成像分析技术记录分析相应生理效应。
[0006]技术方案：一种电击刺激线虫的微流控芯片装置，包括主通道和8条侧通道，所述的侧通道与主通道底面共面，高度不同，下方的横向通道为主通道，线虫被引入主通道中进行电刺激；所述的主通道的一侧有8条侧通道的开口，侧通道与主通道连通，所述的8条侧通道仅在与主通道连接处均与主通道垂直，然后呈辐射状排开，侧通道可与外界电源相连，有电传导作用，侧通道总长度及大体结构一致，保证电阻相同，8条侧通道即8个电极将线虫分
为7段，可以对任意段或段组进行电刺激。
[0007]作为优化：所述的主通道的前后各有一个“瓶颈”结构，宽度为70微米，二个“瓶颈”结构之间的通道是线虫停留区，进行电刺激的场所。
[0008]作为优化：所述的主通道的宽度为80微米，高度为80微米。
[0009]作为优化：所述的主通道用于线虫进样、固定、电刺激、信号采集、线虫出样。
[0010]作为优化：所述的侧通道的开口处宽度为20微米、高为30
‑
40微米。
[0011]作为优化：所述的侧通道的后端高度为80微米、宽度为100
‑
600微米，此设计可降低电阻也能保障电极通道内有足够的导电液体。
[0012]作为优化：所述的侧通道的一面通道壁并非直线而是呈能与线虫体态吻合的弧形结构，以维持线虫正常体态。
[0013]作为优化：可以在侧通道内施加负压将线虫上皮组织吸入通道，有密封作用，防止漏电。
[0014]有益效果：模式动物线虫个体很小，而且是活体，难以使用常规的电极、微电极进行电刺激。本专利技术采用微流控芯片技术以其在微纳尺度出色的操控技术可以实现对线虫的灵活操控，微通道又是微流控芯片的基本结构，使用微通道导电进行电刺激其实验原理简单，芯片设计简单，可行性较强，还能兼具光学成像分析功能，将电刺激技术引入到线虫研究中，也使得微流控芯片的技术优势又得以发挥。
附图说明
[0015]图1是本专利技术的用于线虫电刺激的微流控芯片设计示意图；上图为芯片整体结构图，图中下方的横向通道是主通道；下图为电刺激工作区的放大图，主通道用于线虫进样、固定、电刺激、信号采集、线虫出样。主通道设计高度为80微米、宽度为80微米。位于主通道一侧呈辐射状排列的是侧通道也是电极通道，侧通道与主通道联通，垂直开口于主通道。
[0016]图2是本专利技术的线虫电刺激芯片成品图；金属管连接塑料管插入PDMS内连接电极通道，金属管上可以夹上电极，通电。塑料管内可以通溶液，也可以连接负压源发挥吸附线虫的作用。
[0017]图3是本专利技术的实物图，展示线虫处在处在主通道内。线虫已被电极通道吸附，部分组织堵住电极通道开口，完成对电极通道的密封，等待电刺激。标尺长度80微米。
[0018]图4是本专利技术的钙离子变的示意图，电刺激可以引起线虫肠细胞钙峰出现，肠细胞内表达钙离子荧光蛋白探针标记，施以12V电压可以检测到荧光变化，即为钙离子变。
具体实施方式
[0019]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本专利技术的优点和特征，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚的界定。本专利技术所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]实施例
[0021]本专利技术可实现对微纳通道流体精确操控的微流控芯片中，微米级的微通道是其基
本结构，微通道内灌满电解质缓冲液即有导电功能，与线虫接触后即可将外界电流导入线虫体内实现电刺激。
[0022]设计如图1所示的微流控芯片微通道结构如下：下方横向通道为主通道，线虫将被引入此主通道结构中进行电刺激，参照线虫个体尺寸，主通道宽度为80微米，高度为80微米。主通道的一侧有8条通道电极通道(侧通道)的开口，侧通道与主通道连通，侧通道开口处宽度为20微米、高为30
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40微米，比主通道低，可以防止线虫进入侧通道，所有侧通道开口处宽度、高度一致。侧通道可与外界电源相连，有电传导作用，故称为电极通道。可以在侧通道内施加负压将线虫上皮组织吸入通道，有密封作用，防止漏电。侧通道其后端高度为80微米、宽度为100
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600微米，此设计可降低电阻也能保障电极通道内有足够的导电液体。
[0023]8条侧通道仅在与主通道连接处均与主通道垂直，然后呈辐射状排开，侧通道总长度及大体结构一致，以保证电阻相同。侧面通道与主通道底面共面，高度不同。8条侧通道即8个电极将线虫分为7段，可以对任意段或段组进行电刺激，提高了刺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电击刺激线虫的微流控芯片装置，其特征在于：包括主通道和8条侧通道，所述的侧通道与主通道底面共面，高度不同，下方的横向通道为主通道，线虫被引入主通道中进行电刺激；所述的主通道的一侧有8条侧通道的开口，侧通道与主通道连通，所述的8条侧通道仅在与主通道连接处均与主通道垂直，然后呈辐射状排开，侧通道可与外界电源相连，有电传导作用，侧通道总长度及大体结构一致，保证电阻相同，8条侧通道即8个电极将线虫分为7段，可以对任意段或段组进行电刺激。2.根据权利要求1所述的电击刺激线虫的微流控芯片装置，其特征在于：所述的主通道的前后各有一个“瓶颈”结构，宽度为70微米，二个“瓶颈”结构之间的通道是线虫停留区，进行电刺激的场所。3.根据权利要求1所述的电击刺激线虫的微流控芯片装置，其特征在于：所述的主通道的宽度为80微米，高度为80微米。4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵幸福，孙逸凡，印唐臣，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：