基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片及应用

摘要

本发明公开了一种基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片及其应用，该芯片包括ITO玻璃和PDMS通道；PDMS通道覆盖在ITO玻璃上；ITO玻璃上表面刻蚀有电极；电极包括激发电极和双极性电极；其中，激发电极包括四个大电极，其均匀分布于双极性电极周围；双极性电极包括若干组电极阵列，每组电极阵列均包括若干形状和大小相同的小电极；通过改变激发电极上施加的电压和频率可以实现强弱不同的正/负介电泳力，以使生成的三维细胞球达到不同的捕获效果。本发明利用旋转电场诱发正/负介电泳力，实现了基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片，不仅具有简单、成本较低的优点，适用于细胞长期培养且培养效果较好。

说明书

技术领域

本发明属于细胞分析技术领域，具体涉及一种基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片及应用。

背景技术

细胞培养也叫细胞克隆技术，不论对于整个生物工程技术，还是其中之一的生物克隆技术来说，细胞培养都是一个必不可少的过程。随着生物化学技术的发展，现已开发出了许多细胞培养方法，从空间维度上可以分为2D、3D等细胞培养方法。这些方法意在重现原生细胞所处的微环境，但由于二维细胞培养缺乏动态流体微环境，且药物治疗的准确性受到了限制，所以一些问题只能在特定的三维培养模型中进行分析，如胚胎生长、肿瘤和基质相互作用相关的问题。由于细胞球体或类球体重复性好、结构简单。为了生产细胞球体，已经发明了许多方法，例如培养在非粘附表面上、培养在旋转烧瓶内的悬浮液或悬滴阵列中，但是这些方法很难精确控制每个球体中的细胞数量，且吞吐量低，培养工艺复杂、培养周期长，限制了它们的使用。

微流控技术为细胞球体培养的新应用打开了大门，微孔和捕获阵列已被开发用于制造大规模肿瘤球体，并且适合通过药物或介质交换对球体进行长期培养和药物分析。例如Takayama等人基于重力作用下的滴状细胞设置，利用悬滴阵列开发了一种高通量3D球体培养板，球体的大小可以通过调整细胞浓度来控制，但需要液体处理机器人帮助。包括磁力在内的作用力也可用于将细胞聚集成球体，例如，使用磁场组装含有纳米颗粒的微结构，但磁性纳米颗粒对细胞有一定毒性，可能会对组织结构的长期培养产生负面影响。此外，Baroud等人利用微流控液滴阵列制造、控制、量化了三维球体。为了实现三维微结构的快速组装，科学家们发明了利用光学诱导的光图案电动芯片。然而，上述细胞球体形成方法却不能同时满足效果明显、易操作、低成本、操作简单、大规模生成和生物相容性以及尺寸可调性。声学流体由于具有效果快速、势场均匀、生物相容和无接触操作等优点而成为生物应用的有效方法。体声波(BAW)法已经在三维球体形成方面显示出前景，但是BAW依赖于复杂的谐振器结构设计，并且使用现有的方法(例如在微流体中广泛使用的软光刻)以高通量方式生产均匀的球体是具有挑战性的。

由此，基于现有的细胞球体培养技术具有上述缺点，提供一种操作简单、成本较低、适用于细胞长期培养、且培养效果明显的三维细胞球体生成芯片及细胞培养方法是目前亟需解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片及其应用。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片，包括ITO玻璃和PDMS通道；所述PDMS通道覆盖在所述ITO 玻璃上；所述ITO玻璃上表面刻蚀有电极；所述电极包括激发电极和双极性电极；其中，

所述激发电极包括四个大电极，其均匀分布于所述双极性电极周围；

所述双极性电极包括若干组电极阵列，每组电极阵列均包括若干形状和大小相同的小电极；

通过改变所述激发电极上施加的电压和频率可以实现强弱不同的正/负介电泳力，以使生成的三维细胞球达到不同的捕获效果。

在本发明的一个实施例中，所述小电极的形状为圆形、三角形或者正方形。

在本发明的一个实施例中，属于不同电极阵列中的小电极至少具有一种形状或大小。

在本发明的一个实施例中，所述正/负介电泳力产生的势垒对细胞球粒子所施加的最大力满足：

式中，K(w)＝(ε

其中，ε

第二方面，本发明提供了一种基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片的应用，包括以下步骤：

一、配置酵母菌溶液；

二、利用上述酵母菌溶液进行细胞捕获，具体包括：

2.1打开计算机、信号发生器、示波器、显微镜以及CCD设备，并观察各类设备运转是否正常；打开图像采集软件，实时观察显微镜载物台；

2.2将打好Plasma的微混合芯片固定在载物台上，调好芯片位置和焦距，在显微镜下观察，保证PDMS通道完全润湿；随后先将一个25微升的微量进样器固定在注射泵上，吸入一定量步骤一配置的酵母菌溶液，再把金属连接器插入相应PDMS通道入口，并保证密封良好；

其中，所述微混合芯片为权利要求1-4任一项所述的基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片；

2.3将微混合芯片激发电极上引出的电导线和信号放大器连接好，并调整施加在激发电极上的信号参数以及注射泵上的流量控制参数；其中，所述激励电极间顺/逆时针相位相差90°，且四相激励电极所加电压相同；

2.4启动注射泵，让酵母菌溶液按照控制好的流速在入口流入，当通道内通入溶液浓度稳定时，按下注射泵暂停键，等待显微镜视野内酵母菌稳定；

2.5在显微镜下进行观察，并再次调整好焦距和芯片的位置，选择酵母细胞最清晰，稳定的高度进行视频的检测和录制，最后再按下信号发生器上的施加信号按钮，对细胞进行捕获；

2.6捕获完成后，按下信号发生器的暂停按钮，重复(4)-(5)步，调整电压、频率，观察实验现象并记录。

2.7实验数据的处理和分析。

在本发明的一个实施例中，所述配置酵母菌溶液包括：

1.1取适量的酵母菌置于培养皿中，加水后有氧条件下培养35-40min；

1.2清洗酵母菌溶液：取适量酵母菌溶液置于试管中，再将试管放入离心机内，震荡1min后取出，将试管内旧液取出并加入去离子水，充分震荡后再进行离心操作，反复2-3次；

1.3稀释酵母菌溶液；其中，每次稀释理想后利用血小球计数板，在显微镜下观察浓度是否符合实验需求；

1.4向稀释后的溶液内加入适量吐温：1ml酵母菌溶液配1ul吐温，配置后吐温占比0.1％，再将试管放入超声振荡器震荡约300s后，得到配置好的酵母菌溶液。

在本发明的一个实施例中，在步骤2.3中，施加在ITO激发电极上的电压信号频率为2.878MHz。

在本发明的一个实施例中，在步骤2.3中，施加在ITO激发电极上的电压不高于20Vpp。

本发明的有益效果：

1、本发明利用旋转电场诱发正/负介电泳力，实现了基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片，并能将其限定在底物指定位置；其具有操作简单、低成本的优点，不仅可以实现细胞捕获，还具有较好的生物适应性；利用其进行三维细胞捕获能够在双极性电极阵列上无限生成具有尺寸可调的、生物相容的、高通量的三维细胞球体，具有很好的细胞捕获效果和稳定性，为大规模三维细胞球体的形成和操作提供了前所未有的灵活性；

2、本发明提供的三维细胞球生成芯片施加电压较小，对电极具有很好的保护作用；

3、本发明提供的三维细胞球生成芯片可以通过设置多种不同形状和大小的小电极以形成不同的双电极阵列，从而能够同时生成多种不同形状的三维细胞团。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种双极性电极结构示意图,；

图3是本发明实施例四中不同参数下的正/负介电泳力捕获效果图；

图4是本发明实施例四中正介电泳力作用下捕获效率随时间的变化图；

图5是本发明实施例四中负介电泳力作用下捕获效率随时间的变化图；

图6是本发明实施例四中不同参数下细胞受正/负介电泳力作用沿电极旋转效果图；

图7是本发明实施例四中正介电泳力在不同参数下细胞捕获效率随频率变化图；

图8是本发明实施例四中正介电泳力在不同电压作用下的细胞捕获效率图；

图9是本发明实施例四中正介电泳力在不同浓度作用下的细胞捕获效率图；

图10是本发明实施例四中负介电泳力在不同频率作用下的细胞捕获效率图；

图11是本发明实施例四中负介电泳力在不同电压作用下的细胞捕获效率图；

图12是本发明实施例四中负介电泳力在10Vpp和不同频率作用1min 时的捕获效率图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片的结构示意图，其包括：ITO玻璃和PDMS通道(图 1中未示出)；PDMS通道覆盖在ITO玻璃上；ITO玻璃上表面刻蚀有电极；所述电极包括激发电极和双极性电极；其中，

激发电极包括四个大电极，其均匀分布于双极性电极周围；

双极性电极包括若干组电极阵列，每组电极阵列均包括若干形状和大小相同的小电极；

通过改变激发电极上施加的电压和频率可以实现强弱不同的正/负介电泳力，以使生成的三维细胞球达到不同的捕获效果。

进一步地，小电极的形状可以为圆形、三角形或者正方形。

可选的，作为本发明的一种实现方式，双极性电极可由100个位于中心的圆形小电极组成一个电极阵列，激发电极可由四条弯曲的长形大电极组成，分别位于小电极阵列的上下左右方位，如图1所示。

通过信号发生器给激发电极通电，可以产生正/负介电泳力。其中，下、右、上、左分别用

具体地，正/负介电泳力产生的势垒对细胞球粒子所施加的最大力(垂直于电极)满足：

其中，介电泳力矢量取决于电场的非均匀度和Clausius-Mossotti影响因子的大小：

K(w)＝(ε

式中，ε

在上式中，第一项

第二项

本实施例提供的基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片可用于三维细胞球的培养，利用调控感应电荷电渗和介电泳力来生成并改变三维细胞团结构，从而使生成的三维细胞球达到不同的捕获效果。

进一步地，属于不同电极阵列中的小电极至少具有一种形状或大小。

例如，请参见图2，图2是本发明实施例提供的另一种双极性电极结构示意图，其包括多组电极阵列，构成每组电极阵列的小电极包括圆形、正方形等不同的形状，且相同的形状也可以具有不同的尺寸，从而可以在细胞培养时生成多种不同形状的三维细胞团。

本实施例利用旋转电场诱发正/负介电泳力，实现了基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片，并能将其限定在底物指定位置；其具有操作简单、低成本的优点，不仅可以实现细胞捕获，还具有较好的生物适；利用其进行三维细胞捕获能够在双极性电极阵列上无限生成具有尺寸可调的、生物相容的、高通量的三维细胞球体，具有很好的细胞捕获效果和稳定性，为大规模三维细胞球体的形成和操作提供了前所未有的灵活性。

实施例二

在上述实施例一的基础上，本实施例提供了一种制备方法，用以制备上述实施一提供的基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片，具体包括以下步骤：

首先，进行PDMS通道加工。

1)预处理制作通道的硅片：首先用IPA清洗硅片，洗干净后再用去离子水清洗，两步清洗完毕后即可用氮气吹走硅片上的液体。待硅片表面洁净后，放在热板上保持其干燥几分钟后取下冷却。

2)匀胶与前烘：为了得到通道深度为70μm，本实施例采用了SU8-2050 这一型号光刻胶。首先选用已经冷却至室温的硅片，然后倒一滴光刻胶于硅片中央，利用重力使胶均匀分布于中心周围，再将硅片置于转子平台中央，开始用匀胶机匀胶。先在500r/min下运行10s，再在2000r/min运行30s，匀胶完成，取下硅片开始进行前烘。前烘即将匀好光刻胶的硅片放在60℃的热板上，先加热3min，取下冷却至室温后再放在95℃的热板上，加热9min，结束后取下冷却至室温。

3)曝光：在紫外灯(汞灯/UV灯)下，将通道MASK放置在光刻胶上面，注意，让MASK带有墨的那一侧紧贴光刻胶。然后用透光板将其压紧，置于紫外灯(汞灯/UV灯)下，进行曝光。

4)显影：显影之前，需要进行中烘，即将硅片放在65℃的热板上，先加热2min，取下冷却至室温后再放在95℃的热板上，加热7min，结束后取下冷却至室温。接下来将冷却后的模具放置于显影液中进行显影，显影7-8 分钟后取出。再用IPA和去离子水清洗，氮气吹干，随后在150-250℃条件下加热半个小时(后烘)。

5)浇筑PDMS：将PDMS与固化剂按照10：1的质量比配好，用洁净的玻璃棒搅拌15～20min，抽真空30min保证搅拌均匀的混合物中气泡完全消失。最后，在后烘好的通道模子上浇筑PDMS。再抽真空20min，保证无气泡后，置于烘烤箱中，在80℃下加热2h，即可固化。

6)PDMS通道处理：将固化后的PDMS从模子上缓慢揭下，并用刀片将其切割成规则的形状，根据设计结构，用打孔器打好孔。

然后，进行ITO电极的加工。

1)清洗ITO玻璃基底：清洗方法与前一步中清洗制作通道的硅片方法一致。

2)光刻胶的覆盖：此处的光刻胶只用来保护ITO层不被腐蚀，在该实验中采用的是AZ4620型光刻胶，此处匀胶厚度采取6.2微米厚：在匀胶机内先500r/min运行10s，再4000r/min运行30s即可。其余步骤同上。

3)曝光：根据实际情况设置不同的参数，在紫外灯(汞灯/UV灯)下曝光。

4)显影：将曝光后的ITO放置于专用的显影液中，显影50s-1min。

5)刻蚀ITO：将曝光显影后的ITO置于质量比为60％的盐酸溶液中，并加入一定的氧化铁作为催化剂，刻蚀时间30min。

6)去除光刻胶：刻蚀完成后，在质量比为5％的NaOH溶液中浸泡，去除固化的干膜后，即可得到完整的ITO电极结构。

最后，进行实验芯片的键合。

具体地，当加工好ITO电极和PDMS通道之后，再对其进行键合，键合是十分关键的一步，键合的好坏直接影响到最后的芯片中通道的密封效果，进而影响到实验结果的可靠性和准确性。键合前，注意保证先将PDMS 通道打好孔(一旦键合后，将无法再进行打孔)，再将PDMS通道与ITO电极键合时接触的那一面朝上，并列放在等离子机的腔室内，按照等离子机的相应步骤进行等离子化处理。随后取出，在显微镜下，在ITO上滴入少量水，以方便微调，然后进行对准。需要注意的是，在对准的过程中需要微调整时，不要用力按压，尽量轻拿轻放，以免键合住无法移动。对准后，用力按压几分钟，接着放置在烘烤箱中在60℃下加热40min。

至此，完成基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片的制备。本实施例提供的三维细胞球生成芯片加工方法简单且成本较低，有利于大规模生产。

实施例三

本实施例提供了一种基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片的应用，用于三维细胞球的培养。具体地，利用该芯片进行细胞培养的操作过程如下：

一、配置酵母菌溶液；

1.1取适量的酵母菌置于培养皿中，加水后在有氧条件下培养35-40min；

1.2清洗酵母菌溶液：取适量酵母菌溶液置于试管中，再将试管放入离心机内，震荡1min后取出，将试管内旧液取出并加入去离子水，充分震荡后再进行离心操作，反复2-3次；

1.3稀释酵母菌溶液；其中，每次稀释理想后利用血小球计数板，在显微镜下观察浓度是否符合实验需求；

1.4向稀释后的溶液内加入适量吐温：1ml酵母菌溶液配1ul吐温，配置后吐温占比0.1％，再将试管放入超声振荡器震荡约300s后，得到配置好的酵母菌溶液。

二、利用上述酵母菌溶液进行细胞捕获

2.1打开计算机、信号发生器、示波器、显微镜以及CCD设备，并观察各类设备运转是否正常；打开ImageView图像采集软件，实时观察显微镜载物台；

2.2将打好Plasma的微混合芯片固定在载物台上，调好芯片位置和焦距，在显微镜下观察，保证PDMS通道完全润湿；随后先将一个25微升的微量进样器固定在注射泵上，吸入一定量步骤一配置的酵母菌溶液，再把金属连接器插入相应PDMS通道入口，并保证密封良好；

其中，所述微混合芯片为上述实施例一提供的基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片；

2.3将微混合芯片ITO激发电极上引出的电导线和信号放大器连接好，并调整好信号发生器施加在ITO激发电极上的信号电压、相位差和频率等参数以及注射泵上的流量控制参数；其中，激发电极间顺/逆时针相位相差90°，且四相激励电极所加电压相同；

2.4启动注射泵，让酵母菌溶液按照控制好的流速在入口流入，当通道内通入溶液浓度稳定时，按下注射泵暂停键，等待显微镜视野内酵母菌稳定；

2.5在显微镜下进行观察，并再次调整好焦距和芯片的位置，选择酵母细胞最清晰，稳定的高度进行视频的检测和录制，最后再按下信号发生器上的施加信号按钮，对细胞进行捕获；

2.6捕获完成后，按下信号发生器的暂停按钮，重复(4)-(5)步，调整电压、频率，观察实验现象并记录。

2.7实验数据的处理和分析。

在本实施例中，可设置电压频率为2.878MHz，电大大小不高于20Vpp。优选的，电压为20Vpp，频率为2.878MHz时，三维细胞球的捕获效果较好。

本发明提供的三维细胞球生成芯片施加电压较小，对电极具有很好的保护作用

本实施例利用实施例一提供的基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片实现了三维细胞捕获，且能够在双极性电极阵列上无限生成具有尺寸可调的、生物相容的、高通量的三维细胞球体，具有很好的细胞培养效果和稳定性。此外，本实施例在进行细胞捕获时，对激发电极施加的电压相比现有的方法小，对电极具有很好的保护作用。

实施例四

为了验证上述实施例三提供的利用基于旋转电场下双极性电极的三维细胞球生成芯片进行三维细胞捕获的效果，本实施例通过以下系列试验进行对比说明。

试验一：对不同参数下的正/负介电泳力捕获效果进行试验验证。

请参见图3，图3是本发明实施例四中不同参数下的正/负介电泳力捕获效果图；其中，(a)为负介电泳力下未加电场时的细胞分布图；(b)为负介电泳力，10kHz，10Vpp电压作用2min的细胞捕获图。(c)为正介电泳力下未加电场时的细胞分布图；(d)为正介电泳力下2.878mHz，20Vpp电压作用 5min的细胞捕获图。

然后，统计不同条件下的捕获效率。

具体地，本实施例采用的捕获效率的统计方法如下：

在设定的时间点如：20s、40s、1min、1min20s等，中心电极处(中心电极边缘)聚集酵母菌数与未加电场时总酵母菌数量之比，在确定的一段时间内，比例越大，聚集效果越好。

未加电场时总酵母数量：即统计实验前区域内存在的酵母菌总数量。

中心电极处(中心电极处边缘)聚集的酵母数量：

(1)对nDEP，在电极边缘和靠近电极边缘的酵母菌不计入；靠近中心，或者和中心聚集的酵母相接触的计入。

(2)对pDEP，电极中心的酵母菌不计入；聚集在电极边缘或与电极边缘聚集酵母相粘连的细胞计入。

按照上述方法分别对正/负介电泳力的捕获效率进行统计，其结果如图 4-5所示。其中，图4是正介电泳力作用下捕获效率随时间的变化图，其中，电压参数为2.878mHz，20Vpp，图4中的(a)为细胞分别在电场作用0s， 20s，40s，80s，下的捕获效果图，b)为捕获效率随时间变化统计结果图。

图5为负介电泳力作用下捕获效率随时间的变化图；其电压参数为 10kHz，10Vpp，图5中的(a)细胞分别在电场作用0s，20s，40s，80s，下的捕获效果图，(b)捕获效率随时间变化统计结果图。

在本实施例中，图3-5的标尺均采用50微米表示。

从图4和图5可以看出，不管施加正介电泳力还是负介电泳力，随着时间的增长，捕获效率均在增长。

试验二：对不同参数下的细胞受正/负介电泳力作用沿电极旋转效果进行试验验证。

具体地，针对正介电泳力：

介电泳力公式中的第二项

改变试验参数，对细胞受正/负介电泳力作用沿电极旋转情况进行统计。请参见图6，图6是不同参数下细胞受正/负介电泳力作用沿电极旋转效果图；其中，(a)为正介电泳力下未加电场时的细胞初始位置；(b)为正介电泳力下，5MHz，20Vpp电压作用1min30s的细胞位置。：(c)为负介电泳力下未加电场时的细胞初始位置；(d)为负介电泳力下800kHz，20Vpp电压作用 1min的细胞位置。其中，箭头表示旋转方向，标尺为25微米。

从图6可以看出，通过控制施加信号的频率可以改变细胞沿电极转动的方向，便于自由操控细胞处于底物的位置，灵活性极强。

实验三：对不同参数下细胞捕获效率随频率变化情况进行试验验证。

由于要得到捕获效率最大时的参数(此时尽可能不让酵母沿点击边缘运动，减少因运动导致的捕获效率降低)，首先根据CM因子大致判断出酵母相对电极边缘转动不明显的频率范围，再结合实验得到2.878MHz这个频率，此时酵母细胞相对电极边缘转动微弱可忽略。

请参见图7，图7是正介电泳力时不同参数下细胞捕获效率随频率变化图；(a)-(d)的正介电泳力电压、频率参数分别为：(a)2.873MHz，20Vpp；(b)2.878MHz，20Vpp；(c)2.880MHz，20Vpp；(d)2.890MHz，20Vpp。(e)为细胞捕获效率随频率变化统计结果图。标尺为50微米。

从图7可以看出，在电压固定不变的情况下，当频率为2.878MHz时，捕获效率最大。

实验四：在频率为2.878MHz下，对电压、时间和浓度进行调控，并进行捕获效率统计。

请参见图8，图8为正介电泳力不同电压作用下的细胞捕获效率图；其中，(a)施加电压10Vpp；(b)施加电压13Vpp；(c)施加电压18Vpp；(d)施加电压20Vpp；(e)为不同电压下的捕获效率统计结果图。标尺为50微米。

从图8可以看出，当频率固定为2.878MHz时，当电压从10Vpp上升至20Vpp时，捕获效率依次变大。但由于电压太大会损伤电极，因此，在本发明中，优选电压不大于20Vpp。

请参见图9，图9是正介电泳力在不同浓度作用下的细胞捕获效率图；其中，电压参数为2.878MHz，20Vpp。(a)为低浓度下未加电场时的细胞分布图；(b)低浓度下作用5min的细胞捕获图；(c)为低浓度下捕获效率随时间变化统计结果图；(d)为高浓度下未加电场时的细胞分布图；(e)为高浓度下作用5min的细胞捕获图；(f)高浓度下捕获效率随时间变化统计结果图。标尺为50微米。

从图9可以看出，当电压和频率固定时，低浓度和高浓度细胞捕获效果均随时间的增长而增大，且在同一段时间内，低浓度和高浓度的捕获效率没有明显差别，由此说明，浓度对细胞捕获效率的影响几乎可以忽略。

实验五：采用PS微球对负介电泳力捕获进行实验

首先，采用10Vpp负介电泳力作用2min，得到PS捕获效率随频率变化图，如图10所示，图10是负介电泳力在不同频率作用下的细胞捕获效率图；具体地，(a)-(d)的频率分别为：(a)10kHz，10Vpp；(b)30kHz，10Vpp； (c)80kHz，10Vpp；(d)100kHz，10Vpp。(e)PS微球捕获效率随频率变化统计结果图。标尺为50微米。

由图10可以看出，在电压固定为10Vpp时，频率为80kHz作用下， PS微球捕获效率最高。

进一步地，为探究电压大小对PS微球捕获效率的影响，又进行了下述试验：在负介电泳力下，采用不同电压，80kHz下作用2min，得到PS捕获效率随电压变化图，如图11所示。其中，负介电泳力电压参数：(a)10Vpp，80kHz；(b)15Vpp，80kHz；(c)18Vpp，80kHz；(d)20Vpp，80kHz。(e)PS微球捕获效率随电压变化统计结果图。标尺为50微米。

由图11可以看出，在频率固定为80kHz时，当电压从10Vpp上升至 20Vpp时，捕获效率依次变大。

进一步地，结合相应的CM因子曲线，通过调整频率和电压(出于保护电极的目的，暂时将电压控制在10Vpp)，来改变酵母菌所受负介电泳力的强弱，并统计计时1min下的每一实验参数的捕获效率，结果如图12所示。

从图12可以看出，在电压固定为10Vpp时，当频率从1kHz上升至 1000kHz时，捕获效率先上升后下降，当频率为100kHz时捕获效率最大。

从上述实验可以看出，通过改变施加信号的频率和电压能够有效地实现细胞捕获，并且可以将细胞团限定在底物指定位置上。施加信号电压不高于20Vpp，有着很高的生物适应性，且100个电极可同时捕获细胞，有着优越的高通量性。同时也得到当频率为2.878mHz，电压为20Vpp时，捕获效率最大，进行细胞捕获时，应为优选。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。