一种集成式的细胞内生物量检测装置的制作方法

本技术涉及生物检测，特别是涉及一种集成式的细胞内生物量检测装置。

背景技术：

1、在细胞活动和机体功能的调控过程中，细胞内及体内的核酸、蛋白质、酶、神经递质等生物分子起着关键作用。准确监测其在活细胞及活体环境中的动态变化，对于重大疾病的早期识别、新药筛选及精准医学研究具有重要价值。然而，现有检测技术主要依赖体外或细胞外分析，多采用细胞裂解和分子提取方式，导致细胞原始生理状态被破坏，难以实现活细胞的动态、连续监测。即使部分方法尝试通过光学探针或荧光标记实现活体成像，但长期标记材料的累积易产生细胞毒性并干扰生物功能，同时存在信号漂移和空间分辨率受限等问题。这些因素共同导致现有技术难以在保持细胞活性的条件下实现高灵敏、无标记、低扰动的实时检测，成为该领域亟待突破的主要技术瓶颈。

技术实现思路

1、为了解决现有检测技术难以在保持细胞活性的条件下实现高灵敏、无标记、低扰动的实时检测的技术问题，本实用新型提供一种集成式的细胞内生物量检测装置。

2、本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

3、一种集成式的细胞内生物量检测装置，其包括至少一个检测单元。检测单元包括：取样室、至少一个微流通道、检测室。其中，取样室的顶部设置有取样上电极、底部设置有取样下电极；取样室的底部开设有取样孔；取样上电极、取样下电极外接脉冲电以对取样室内的细胞进行电穿孔取样；微流通道的顶部连通取样孔；检测室的内部设置有分隔膜；分隔膜将检测室分隔为两个腔室；分隔膜上开设有连通两个腔室的纳米孔；其中一个腔室内设置有探测上电极，且腔室连通微流通道的底部；另一个腔室内设置有探测下电极；探测上电极、探测下电极外接偏置电压，以使腔室内的生物分子发生电泳移动并穿过纳米孔而产生表征生物量信息的电流信号。

4、作为优选实例，取样上电极、取样下电极、探测上电极、探测下电极均为片状电极，其贴设在对应腔室的内壁。

5、作为优选实例，微流通道的数量设置为一个。

6、作为优选实例，微流通道的数量设置为五个；五个微流通道的顶部均连通取样室、底部均连通其中一个腔室。

7、作为优选实例，取样上电极、取样下电极的材料为pt、au、ito或碳纳米膜；分隔膜的材质为sin、sio2、石墨烯、h-bn 或al2o3。

8、作为优选实例，微流通道沿重力方向设置，以通过重力将细胞内分子单向导出至腔室内。

9、作为优选实例，微流通道设置为三维螺旋形，其几何结构为：螺旋半径r:通道直径d=5～30:1；曲率k为：k=1/r≥0.05mm-1；微流通道的圈数至少为2圈。

10、作为优选实例，与微流通道连通的腔室设置为漏斗形，其漏斗形的腔室底部与纳米孔相对应。

11、作为优选实例，检测单元还包括：脉冲电压源、驱动电压源、信号采集器以及上位机。其中，脉冲电压源电连接取样上电极、取样下电极并提供脉冲电。驱动电压源电连接探测上电极、探测下电极并提供偏置电压。信号采集器用于采集表征生物量信息的电流信号。上位机与信号采集器通信连接，以获取信号采集器采集的电流信号、并对其进行分析处理得到生物量信息。

12、作为优选实例，检测单元还包括基板；取样室、检测室均在基板上开设；基板上开设有用于安装微流通道的安装槽。

13、作为优选实例，基板上开设有贯穿的槽体；基板的两侧贴合有透明的盖板；两侧的盖板密封槽体以形成取样室、检测室。

14、本实用新型的有益效果在于：

15、本实用新型将电穿孔取样与固态纳米孔单分子检测在同一芯片平台内耦合，通过在取样室与检测室分别设置电极并施加低幅脉冲电压，使局部电场在细胞膜处聚集形成可逆纳米级膜孔，同时构建可控的跨膜传质通道，使得细胞内带电分子在电场驱动下迁移至外部微环境，随后经检测室实现实时、无标记的单分子检测，从而能够在保持高细胞活性的同时实现了高灵敏、低扰动、高通量的检测性能，为药物筛选、代谢调控及疾病模型研究提供了一种新的集成化分析平台。

1.一种集成式的细胞内生物量检测装置，其特征在于，其包括：至少一个检测单元；检测单元包括：取样室、至少一个微流通道、检测室；

2.根据权利要求1所述的集成式的细胞内生物量检测装置，其特征在于， 取样上电极、取样下电极、探测上电极、探测下电极均为片状电极，其贴设在对应腔室的内壁。

3.根据权利要求1所述的集成式的细胞内生物量检测装置，其特征在于，微流通道的数量设置为一个；

4.根据权利要求1所述的集成式的细胞内生物量检测装置，其特征在于，取样上电极、取样下电极的材料为pt、au、ito或碳纳米膜；分隔膜的材质为sin、sio2、石墨烯、h-bn 或al2o3。

5.根据权利要求1所述的集成式的细胞内生物量检测装置，其特征在于，微流通道沿重力方向设置，以通过重力将细胞内分子单向导出至腔室内。

6.根据权利要求1所述的集成式的细胞内生物量检测装置，其特征在于，微流通道设置为三维螺旋形，其几何结构为：螺旋半径r:通道直径d=5～30:1；曲率k为：k=1/r≥0.05mm-1；微流通道的圈数至少为2圈。

7.根据权利要求1所述的集成式的细胞内生物量检测装置，其特征在于，与微流通道连通的腔室设置为漏斗形，其漏斗形的腔室底部与纳米孔相对应。

8.根据权利要求1所述的集成式的细胞内生物量检测装置，其特征在于，检测单元还包括：

9.根据权利要求1所述的集成式的细胞内生物量检测装置，其特征在于，检测单元还包括基板；取样室、检测室均在基板上开设；基板上开设有用于安装微流通道的安装槽。

10.根据权利要求9所述的集成式的细胞内生物量检测装置，其特征在于，基板上开设有贯穿的槽体；基板的两侧贴合有透明的盖板；两侧的盖板密封槽体以形成取样室、检测室。