[發明專利]一種正壓型高通量單細胞圖形化裝置

有效

• 申請號: 201210479268.9
• 申請日: 2012-11-22
• 公開（公告）號: CN102943027A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 尤政;任大海;王俊;夏亦秋
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

技術領域

本發明屬于生物醫學工程技術領域，具體涉及一種正壓型高通量單細胞圖形化裝置。

背景技術

細胞是生命活動的基本單位，已知除病毒之外的所有生物均由細胞組成，就算是病毒，其生命活動也必須在細胞中才能體現。?而細胞研究需要高純度高效率地分選出某一亞群細胞，?并對此亞群細胞進行多參數的定量分析。因此，單細胞圖形化技術隨之而產生。

在細胞水平的科學研究中，單細胞圖形化技術有常規細胞實驗所不能及的獨特優點。

利用單細胞圖形化技術進行細胞研究可為細胞研究提供更多手段，可以從更深層次闡明生存環境改變時細胞反應的機理，而現在常規的體外細胞實驗，研究的對象是上萬個細胞，檢測外界條件改變時它們的平均響應值，這樣往往會掩蓋某些細胞的一些微弱但作用重要的反應；此外，利用空間結構阻隔、修飾特定表面區域等細胞圖形化技術能夠有效地將細胞群或單個細胞彼此分離，同時結合微針、原子力顯微術、光鑷、磁鑷等技術能夠有效地操縱少量或單個細胞，結合高精度的顯微成像技術和高靈敏的傳感技術，能夠從細胞活性及形態、亞細胞結構、蛋白質含量及活性變化、核酸含量及形態、細胞代謝產物變化等方面對單細胞進行分析，甚至能夠實時記錄某個特定反應的整個過程，由此逐步揭開細胞這個具有全功能性的生命個體的奧秘。?

并且細胞圖形化技術作為新型細胞操縱技術，在細胞研究中發揮重要作用，已在基礎生物學、組織工程以及基于細胞的生物傳感器等方面的應用，但目前高通量細胞自動圖形化裝置很少。根據調研資料來看，目前主要高通量的細胞圖形化方法還沒有擺脫手工操作的限制；有些圖形化方法，采用了前沿的技術如光鑷，但不僅限于少量的細胞操縱，不能實現高通量；國際上較為先進的流式細胞分選技術被少數幾個國外公司壟斷，能實現高通量分選，但分選后細胞的活力會受到很大的影響。?

2006年加州大學伯克利分校的Dino?Di?Carlo,?Liz?Y.?Wu等人用PDMS制作了一套微流體系統來對細胞進行攔截，從而形成單細胞陣列；由于這類方法將細胞限制在基板上而易造成細胞的變形和凋亡，不適合用于診斷和細胞動態分析。

2003年M.?Fre′ne′a等人利用負介電泳原理設計了一套微電極陣列，實現了單細胞定位。這些方法對細胞的危害較小，且方便進行疾病診斷、藥物篩選以及細胞動態分析等操作，但只實現了細胞定位，沒有實現單細胞圖形化。

同時，現在也有利用微線圈陣列形成的圖形化裝置，但其基于的MEMS制作工藝相對復雜。并且也有制作工藝相對簡單的基于磁場過濾而形成高磁場梯度的單細胞圖形化裝置，但現有的細胞圖形化裝置都在一定程度上對細胞進行修飾，對細胞的生理有一定影響。

因此一種高通量單細胞自動圖形化裝置具有重要意義，這種裝置結構簡單，且能實現高通量單細胞自動圖形化，沒有生物、化學的修飾環節，對細胞的生理特性影響很小。

發明內容

本發明的目的在于減小現有技術難度，降低對細胞的傷害，提供一種正壓型高通量單細胞圖形化裝置。

一種高通量正壓型單細胞圖形化裝置，此裝置由基底1、圖形化基片2、密封性基片3及圖形化細胞懸浮液容器4組成，其中基底1中間為微溝道7，側壁側面具有平行軌道5，側壁上具有固定結構6；圖形化基片2由圖形化基片主體部分9及其外圍邊框8組成，圖形化基片主體部分9上具有第一通孔陣列10；圖形化細胞懸浮液容器4外圍有容器周圍四壁13圍成，頂端開口，其容器底面15具有第二通孔陣列16，容器周圍四壁13的底部有支撐固定結構14；密封性基片3和圖形化基片2具有相同尺寸。

使用時，圖形化基片2和密封性基片3放于基底1的平行軌道5上，圖形化細胞懸浮液容器4的支撐固定結構14和基底1的固定結構6配合使其固定在基底1上并位于圖形化基片2的正上方，兩者的通孔陣列圓心一一對應，細胞通過容器底面15的第二通孔陣列16中進入到圖形化基片2上的第一通孔陣列10中實現細胞圖形化；圖形化完成后，隨圖形化基片2移出容器底面15，密封性基片3進入容器底面15，代替圖形化基片2遮住容器底面15的第二通孔陣列16。

所述圖形化基片主體部分9的厚度為20-40um，其上第一通孔陣列10的通孔為臺階形或圓錐形；通孔大端11直徑為10-15μm，通孔小端13直徑為5-8μm；陣列通孔數量根據所需單次圖形化細胞數量不同而變化。

所述容器底部15的第二通孔陣列16的通孔直徑為30-40μm。

一個圖形化細胞懸浮液容器可對應多個圖形化基片和密封性基片。