摘要 基于微电子机械系统(MEMS)技术，研制成一种夹流式血细胞破裂微流控生物芯片。细胞样品在破胞试剂夹流作用下导入芯片并在微沟道中流动，两种液体在流动过程中充分混合，导致细胞破裂。采用抗凝全血为细胞样品，比较胍盐和曲拉通的破胞效果;并分析在胍盐破裂细胞条件下，细胞浓度和流速对破胞效果的影响。控制破胞试剂流速远大于样品流速，可在几秒钟内完成细胞的破裂；保持破胞试剂与样品流速的比例，同时提高流速可在芯片上实现细胞的快速破裂。夹流式细胞破裂芯片具有与细胞分离芯片和脱氧核糖核酸(DNA)提取芯片相集成的潜力，可实现对复杂生物样品预处理操作，为实现微全分析系统打下良好基础。

    关键词 微电子机械系统，微流控，生物芯片，细胞破裂

     1 引言

    随着MEMS技术与分子生物学、分析化学、生物医学等学科的交叉深入研究，微全分析系统(μTAS)已成为国际上研究的前沿和热点。μTAS是高度集成化的集样品预处理、基因扩增等微流体生化反应和分离检测分析为一体的便携式生化分析系统。基因扩增芯片[1,2]、毛细管电泳芯片[3,4]的研究较多，而样品预处理芯片的研究较少。生物样品是复杂的混合物，需分离提纯生物大分子，分离提纯效果将直接影响生化反应和生化分析的结果。因此，样品预处理芯片的研究已成为实现μTAS的关键和难点。以核酸分子为例，预处理过程包括细胞分离、破胞、脱蛋白、提纯核酸等多步工作。

    不同生物体或同一生物体的不同组织细胞破碎的难易不同，使用的方法也不相同。传统的细胞破裂方法有机械碾磨法、反复冻融法、超声波法、化学溶解法和酶解法等。随着μTAS的出现和发展，研制微型化的细胞破裂装置引起了广大研究者的兴趣。Carlo[5]利用MEMS技术将传统的机械破胞技术引入微芯片中，在硅片上制备出<25 nm的鱼钩状微结构，并利用锋利的钩状微结构刺破羊血细胞，使细胞内的物质释放出来。该法破裂细胞原理简单，但工艺难度较大，不易与其它芯片相集成。Northrup等[6,7]利用压电薄膜制得一种微型化的超声波破裂细胞装置，30s内完成细菌孢子的破碎。该法制备工艺简单,破胞效果好，多用于裂解微生物细胞，但是不易于集成化和微型化。文献[8,9]报道了直接利用聚合酶链式反应(PCR)加热器升温破裂细胞，能较好的集成在PCR芯片上，但不适用于所有生物细胞。根据细胞的电致穿孔效应，制得电法细胞破裂芯片，它可分为电场型和电极型两种。电场型细胞破裂芯片易与电泳芯片集成，通过比较正常细胞和病态细胞破裂碎片的电泳分离峰进行医学诊断[10,11]。电极型细胞破裂芯片具有制备电极的重复性较差、电极寿命短等缺点 ......