[發(fā)明專利]激光陣列編碼和光誘導(dǎo)的細(xì)胞分離方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410429735.6
• 申請日: 2014-08-28
• 公開（公告）號: CN104263644A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚秋林;孫東;張曉飛;張文棟;熊繼軍;劉俊;薛晨陽;王曉龍;張洋;羅濤;李超
• 申請（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號: C12M1/42
• 分類號: C12M1/42;C12M1/34;C12M1/00
• 代理公司: 太原晉科知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的細(xì)胞分離技術(shù)，具體是一種基于激光陣列編碼和光誘導(dǎo)微泡析出的細(xì)胞分離方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)階段對單細(xì)胞的原位可視化無損操作問題迫切需要科研人員從單細(xì)胞水平研究新穎的細(xì)胞微操作機(jī)理，細(xì)胞篩選作為現(xiàn)代生物學(xué)的重要組成部分，也是細(xì)胞研究中的關(guān)鍵步驟之一。通過高通量精準(zhǔn)篩選能夠獲得大量的目標(biāo)細(xì)胞，從而應(yīng)用于細(xì)胞生物學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、組織工程學(xué)、藥代動力學(xué)、組合化學(xué)和司法認(rèn)定等方面的研究。這些病理或生理行為在很大程度上都受到細(xì)胞所處的微環(huán)境的調(diào)節(jié)，而細(xì)胞所處的微環(huán)境比較復(fù)雜，如細(xì)胞外基質(zhì)的生化作用和機(jī)械作用、鄰近細(xì)胞釋放的蛋白、各種生化因子的濃度和濃度梯度、細(xì)胞所受到的應(yīng)力，以及細(xì)胞與細(xì)胞的直接接觸等都會對細(xì)胞的活性產(chǎn)生影響。活細(xì)胞內(nèi)的實時檢測必然要求在檢測過程中不影響細(xì)胞生物生理功能，即維持細(xì)胞“活”的狀態(tài)。因此，活細(xì)胞內(nèi)的實時檢測要求檢測方法具有：實時、原位、高靈敏度、高時空分辨率、無損等特點(diǎn)。而傳統(tǒng)電阻爐式的焦耳熱誘導(dǎo)方式的遲滯和損害性迫切需要探索響應(yīng)速度塊、對細(xì)胞活性保護(hù)性強(qiáng)、利于自動化控制的細(xì)胞誘導(dǎo)方式。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決目前在生物傳感、人類功能基因組載體研究、稀有細(xì)胞篩選、性犯罪司法取證等領(lǐng)域快速分離和檢測目標(biāo)細(xì)胞所包含的豐富信息等問題，提供了一種基于激光陣列編碼和光誘導(dǎo)微泡析出的方法。

本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種激光陣列編碼和光誘導(dǎo)的細(xì)胞分離裝置，包括上位機(jī)、中繼器、激光發(fā)生器、激光分束器、光開關(guān)、高速CCD成像系統(tǒng)、用于細(xì)胞操作的微流控芯片、沖洗液配送設(shè)備、廢液處理設(shè)備和智能顯微平臺，所述的上位機(jī)、中繼器、激光發(fā)生器，激光分束器、光開關(guān)依次相連，光開關(guān)上設(shè)有智能顯微平臺，智能顯微平臺上設(shè)置有微流控芯片；微流控芯片分別與沖洗液配送設(shè)備和廢液處理設(shè)備連接，微流控芯片上側(cè)設(shè)有高速CCD成像系統(tǒng)，高速CCD成像系統(tǒng)與上位機(jī)連接。

所述的微流控芯片包括集成在微流控芯片上的細(xì)胞捕獲微孔陣列阱；其中細(xì)胞捕獲微孔陣列阱分別與集成在微流控芯片上的樣本入口、緩沖液入口I、緩沖液入口II、緩沖液入口????????????????????????????????????????????????、緩沖液入口、樣本出口I、樣本出口II和廢液出口連接。

所述的細(xì)胞捕獲微孔陣列阱包括若干細(xì)胞捕獲阱，細(xì)胞捕獲阱底部設(shè)有激光基底加熱區(qū)，激光基底加熱區(qū)下側(cè)設(shè)有激光開關(guān)。

所述的高速CCD成像系統(tǒng)包括顯微熒光成像系統(tǒng)以及與其連接的液晶屏顯示器。

所述的智能顯微平臺包括三維微動載物平臺和顯微放大成像平臺，智能顯微平臺內(nèi)置有PC機(jī)，PC機(jī)中設(shè)有顯微平臺控制模塊、圖像獲取模塊和圖像分析模塊，其中顯微平臺控制模塊用于控制三維微動載物平臺和顯微放大成像平臺，圖像獲取模塊用于從高速CCD成像系統(tǒng)種獲取圖像，圖像分析模塊用于分析細(xì)胞圖像數(shù)據(jù)。

所述的微流控芯片由高聚物材料聚二甲基硅氧烷制成，集成在微流控芯片上的各個部件由微流通道連接。

具體操作步驟如下：1）利用目標(biāo)細(xì)胞的不同特性，對部分靶細(xì)胞進(jìn)行熒光標(biāo)記。

2）利用微流控芯片上的細(xì)胞捕獲阱將細(xì)胞捕獲，混合細(xì)胞樣品從微流控芯片中的樣本入口進(jìn)入，混合細(xì)胞流經(jīng)細(xì)胞捕獲阱上方時陷落進(jìn)入細(xì)胞捕獲阱，進(jìn)樣結(jié)束后，將緩沖液入口、緩沖液入口II、緩沖液入口和緩沖液入口同時進(jìn)緩沖液，將未被捕獲的細(xì)胞經(jīng)樣本出口收集。

3）目標(biāo)圖像獲取，運(yùn)用高速CCD成像系統(tǒng)，使用激光發(fā)生器對細(xì)胞進(jìn)行照射，調(diào)節(jié)使用三維微動載物平臺和顯微放大成像平臺調(diào)節(jié)至攝到細(xì)胞捕獲微型陣列阱區(qū)域及熒光顯示的細(xì)胞圖片。

4）隨后進(jìn)行目標(biāo)圖像處理，將用于微型陣列阱中目標(biāo)細(xì)胞的檢測與識別。

5）激光陣列編碼和光誘導(dǎo)的細(xì)胞分離，每個細(xì)胞捕獲阱的下面均連有激光基底加熱區(qū)，控制光開關(guān)，從而控制是否在光纖對應(yīng)的阱中產(chǎn)生氣泡，對應(yīng)光纖的捕獲阱產(chǎn)生氣泡，細(xì)胞被頂起，然后將緩沖液入口、緩沖液入口II、緩沖液入口和緩沖液入口同時進(jìn)緩沖液將目標(biāo)細(xì)胞通過樣本出口收集，之后將光開關(guān)全部打開，將死細(xì)胞頂起，通過樣本出口收集。

所述的第三步中，激光發(fā)生器選用藍(lán)色激發(fā)光，波長488nm。