[發明專利]基于非牛頓效應聚焦分離微納米顆粒和細胞的系統及方法

有效

• 申請號: 201410784602.0
• 申請日: 2014-12-17
• 公開（公告）號: CN105772116B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 胡國慶;劉超;孫佳姝
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;C12M1/00
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙)11390
• 代理人: 胡劍輝

1.基于非牛頓效應聚焦分離微納米顆粒和細胞的系統，其特征在于，包括：

具有非牛頓流體效應的工作流體；

工作流體輸送裝置，用于輸送所述具有非牛頓流體效應的工作流體；

包含微通道的微流控單元，可以為單個，也可以為多個并聯設置在所述工作流體輸送裝置上，且所述微流控單元通過管道與所述工作流體輸送裝置相連通，用于對所述工作流體輸送裝置輸送來的所述微納米顆粒或細胞在所述微通道中進行聚焦或分離；

出口，設置在所述微流控單元的末端，用于收集目標微納米顆粒或細胞；

當所述出口用于聚焦，則不設置分岔出口；當所述出口用于分離，則所述出口按照分離特性設置所述分岔出口的數量與寬度，使不同尺寸的所述的微納米顆粒或細胞流入不同的分岔出口。

2.如權利要求1所述基于非牛頓效應聚焦分離微納米顆粒和細胞的系統，其特征在于：實現所述微納米顆粒的聚焦和分離時，所述工作流體為具有粘彈性的非牛頓流體；根據具體的聚焦和分離特性，所述工作流體還應具有剪切稀化的性質。

3.如權利要求1所述基于非牛頓效應聚焦分離微納米顆粒和細胞的系統，其特征在于：所述工作流體輸送裝置對工作流體的輸送可以利用外加壓力、重力或其他物理場實現，使所述微納米顆粒或所述細胞流入到所述微通道中。

4.如權利要求1所述基于非牛頓效應聚焦分離微納米顆粒和細胞的系統，其特征在于：所述微流控單元的所述微通道中微納米顆粒和細胞的位置以及流出所述出口端的選擇由動力學模型

確定，

其中，v_p是工作流體中微納米顆粒或細胞的速度矢量，F_e是彈性力矢量，μ是工作流體的動力學粘度，ρ_p是顆粒或細胞的密度，a是顆粒或細胞的直徑，v是工作流體的速度矢量，ρ是工作流體密度，F_L是慣性力。

5.如權利要求1至4任一項所述基于非牛頓效應聚焦分離微納米顆粒和細胞的系統，其特征在于：所述微流控單元的所述微通道呈直線形，變截面形，蜿蜒形，螺旋形。

6.如權利要求5所述基于非牛頓效應聚焦分離微納米顆粒和細胞的系統，其特征在于：所述微通道的截面形狀為正方形、矩形、梯形、三角形或凹凸字形。

7.如權利要求6所述基于非牛頓效應聚焦分離微納米顆粒和細胞的系統，其特征在于：當所述微納米顆粒或細胞用于聚焦時，所述微通道截面的寬高比可為任意數值；當所述微納米顆粒或細胞用于分離時，所述微通道截面的寬高比可為任意大于1的數值。

8.使用如權利要求1-4任一所述的系統進行聚焦分離微納米顆粒和細胞的方法，其特征在于，包括：

制備含有待聚焦和分離微納米顆粒和細胞的工作流體；

在所述工作流體中加入適量的高分子聚合物，使之具有非牛頓流體效應；

在所述工作流體不同的流速下追蹤微納米顆粒和細胞流出時的運動行為，以評價聚焦和分離的效果；

通過理論模型和數值模擬優化微通道和出口的幾何參數設計。

9.如權利要求8所述聚焦分離微納米顆粒和細胞的方法，其特征在于：所述高分子聚合物為人工合成的或天然的均可。